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Fördervorrichtung zum Entleeren von feinkörnigem und staubförmigem
Gut, wie Zement, mittels Druckluft aus Behältern Zusatz zur Patentanmeldung K 20979
XI / 81 e (Auslegeschrift 1010 450) Die Hauptpatentamneldung betrifft eine Fördervorrichtung
zum Entleeren von feinkörnigem und staubförmigem Gut, wie Zement, mittels Druckluft
aus Behältern durch eine Förderleitung, die mit einer kegelförmigen, im Abstand
über dem luftdurchlässigen Behälterboden angebrachten Aufnahmedüse versehen ist,
in die ein sich ebenfalls nach oben verjüngender Verdrängerkörper vom Boden des
Behälters hineinragt.
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Die bekannten pneumatischen Fördervorrichtungen zum Entleeren von
feinkörnigem bzw. staubförmigem Gut, wie Zement, mittels Druckluft aus Behältern,
die das Gut nach oben fördern, bestehen aus einem Auflockerungsboden, durch welchen
zum Auflockern des Gutes Luft von unten her in die Gutlage eingeblasen wird, und
einem als Förderleitung dienenden Steigrohr, das sich von oben her in die Gutlage
bis zu einem kurzen Abstand oberhalb des Auflockerungsbodens erstreckt. Die Auflockerungsluft
wird im oberen Teil des Behälters aufgefangen und ergibt dort einen Überdruck, der
auf dem Material lastet und wie ein Druckkolben wirkt. Dieser Überdruck kann gegebenenfalls
durch weitere Zuführung von Druckluft von oben her ergänzt werden. Auf Grund des
im Druckbehälter herrschenden Druckes verhält sich das in der Auflockerungsluft
suspendierte, zu fördernde Feingut ähnlich einer Flüssigkeit und steigt in dem Steigrohr
empor.
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Diese bekannten Fördervorrichtungen für den senkrechten Austrag haben
jedoch den Nachteil, daß entweder der Einzugsbereich der Förderleitung zu klein
ist oder beim kegelförmigen unteren Ende des Steigrohres die Einführung in das Rohr
erheblichen Energieaufwand bedingt, was auf sehr starker Wirbelbildung beruht.
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Demgegenüber ist die Fördervorrichtung gemäß dem Hauptpatent zwecks
Gleichhaltung der Strömungsverhältnisse der das Gut tragenden Luft in allen Teilen
der Förderleitung dadurch gekennzeichnet, daß der innerhalb der kegelförmigen Förderdüse
angeordnete Verdrängerkörper die Gestalt eines vollständigen Kegels mit Spitze hat,
dessen Kegelmantel unter einem kleineren Winkel gegen die Waagerechte geneigt ist,
als der Förderdüsenkegel. Dabei sind die Grundfläche der Förderdüse und des Verdrängerkegels
weitgehend der Flächenform der Auflockerungsplatte angepaßt.
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Die Förderdüse hat etwa den halben Durchmesser der Bodenfläche oder
mehr, so daß höchstens eine Ringfläche entsprechend der äußeren Hälfte des Bodendurchmesser
für die Unterbringung der luftdurchlässigen Auflockerungsplatten übrigbleibt.
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Obgleich die Anordnung gemäß der Hauptpatent-
anmeldung infolge der
erheblichen Vergrößerung des Einzugsbereiches der Steigleitung und der günstigeren
Gestaltung der Strömungsbedingungen am unteren Rande des Förderkegels sowie an der
t Übergangsstelle des Kegels in die Förderleitung eine beträchtliche Steigerung
der Förderleistung und damit Verkürzung der Entleerungsdauer bei nur geringen Energieverlusten
erreichen läßt, wurde gefunden, daß sich durch weitere Ausgestaltung dieser Axialförderdüse
noch eine raschere und vollständigere Verflüssigung des Materials und damit Erhöhung
der Förderleistung erreichen läßt.
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Bei allen pneumatischen Fördervorrichtungen mit luftdurchlässigem
Behälterboden, und auch bei der Fördervorrichtung nach der Hauptpatentanmeldung,
hat man bisher immer einen Kegelwinkel von ungefähr 600 für die Förderdüse und gegebenenfalls
auch für den in dieser angebrachten Verdrängerkörper verwendet und beibehalten.
Lediglich bei Injektor-Fördervorrichtungen, in denen ganz andere physikalische Verhältnisse
und überhaupt eine grundsätzlich andere Wirkungsweise vorliegt, hat man verhältnismäßig
spitze Kegelwinkel angewendet.
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Eine weitere Verbesserung der Fördervorrichtung nach der Hauptpatentanmeldung
wird erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß die beiden Kegel, nämlich
die Förderdüse und der volle Verdrängerkegel, als Erzeugende je eine nach außen
konkave Kurve aufweisen, wobei die Tangenten an die konkaven Flächen auf deren jeweiliger
mittlerer Höhe echte Kegel mit je einem spitzen Winkel von unter 300, z. B. 250,
bilden, und der luftdurchlässige Behälterboden, auf dem der Verdrängerkegel aufgesetzt
ist, in an sich bekannter Weise die Form eines umgekehrten Kegelstumpfes aufweist,
dessen Mantel unter einem Winkel von 15 bis 200 gegen die Waagerechte geneigt ist.
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Hierdurch wird es möglich, die Kegelgrundffäche im Verhältnis zur
Querschnittsfläche des Auflockerungsbodens wesentlich zu verkleinern; gleichzeitig
hat die praktische Erprobung ergeben, daß mit dieser auffallend schlanken Förderdüse,
zugleich bedingt durch die kurvenförmige Einziehung der Kegelmäntel, eine außerordentlich
gute, verwirbelungsfreie Einziehung des Staubluftgemisches erfolgt und die in der
Förderleitung verlangte hohe Fördergeschwindigkeit sehr rasch und störungsfrei auf
dem Übergang von dem Auflockerungsboden in das Innere der Förderdüse erreicht wird.
Der schlanke und spitze Verdrängerkegel nimmt nur noch einen außerordentlich kleinen
Teil der Bodenfläche ein, was gegenüber den bekannten Fördervorrichtungen mit einem
Verdrängerkegel mit etwa 600 Spitzenwinkel den Vorteil hat, daß die luftdurchlässige
Fläche selbst erheblich größer wird und auch noch in stärkerem Maße unter die Förderdüse
reicht. Der hiermit verbundenen Vergrößerung der ringförmigen Auflockerungsfläche
wird dadurch Rechnung getragen, daß diese in an sich bekannter Weise die Form eines
umgekehrten Kegelstumpfes erhält, damit das Material aus den Randpartien in die
Mitte unter die Förderdüse nachrutschen kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Durchmesser
der offenen Förderdüsengrundfläche auf weniger als die Hälfte, z.B. etwa ein Drittel,
und der Durchmesser der Verdrängerkegelgrundfläche auf weniger als ein Drittel,
z. B. etwa ein Sechstel, des Durchmessers des Behälterbodens herabgesetzt.
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Der luftdurchlässige Behälterboden der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung
kann aus mehrschichtigen Sintermetalipiatten mit einer grobporigen Unterschicht
von z. B. 50 bis 100 p Kapillargröße und einer feinporigen Oberschicht von vorzugsweise
weniger als 10 CL Kapillargröße bestehen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erflndungsgemäßen
Ausbildung dargestellt.
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Fig. 1 zeigt die Fördervorrichtung etwa nach Fig. 2 des Hauptpatentes
im vertikalen Schnitt, wobei diese im unteren Teil eines konisch ausgebildeten Behälters
vorgesehen ist; Fig. 2 zeigt im gleichen Schnitt die erfindung gemäße Fördervorrichtung.
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Der kegelförmige Behälter 1 für staubförmiges oder feinkörniges Gut
ist nach unten hin durch eine Auflockerungspiatte 2 abgeschlossen, durch die zur
Auflockerung des Gutes aus einer unterhalb der Platte 2 angeordneten Druckkammer3
Druckluft in das Innere des Behälters eingeblasen wird. Auf bzw. kurz oberhalb der
Auflockerungsplatte ist die Fördervorrichtung nach der Hauptpatentanmeldung gelagert.
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Diese Vorrichtung besteht aus einer Förderdüse 4, einer Förderleitung
5 und einem Verdrängerkegel 6.
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Der Übergang 7 zwischen der Förderdüse 4 und der Förderleitung 5 ist
abgerundet und die Förderleitung 5 in einem Bogen mit großem Krümmungsradius nach
oben und sodann seitlich aus dem Behälter herausgeführt. Außerhalb des Behälters
1 ist an der Förderleitung 5 ein Absperrschieber 8 mit einer Kupplung 9 für die
weitere Förderleitung vorgesehen. Der Luftanschluß für die unter der Auflockerungsplatte
2 liegende Druckkammer 3 ist mit 10, der Bodenflansch des Behälters 1 für die Befestigung
der Auflockerungsplatte 2 und der Druckkammer 3 mit 11 bezeichnet. Der Auflockerungsboden
2 besteht aus Sintermetallplatten. Infolge der waagerechten Ausbildung des Bodens
müssen die Grundflächen der Förderdüse 4 und des Verdrängerkegels 6 einen Durchmesser
von ungefähr zwei Drittel des Bodendurchmesser haben. Für die Breite der Auflockerungsplatten
2 steht somit nur etwa das äußere Drittel des Bodendurchmessers zur Verfügung. (Die
Breite der Auflockerungsplatten 2 beträgt in der gezeichneten Ausführungsform etwa
125 mm). Die verhältnismäßig stumpfen Kegel 6 und 4 haben einen spitzen Winkel von
67 und 55°. Die unter einem entsprechenden Winkel an der Ansatzstelle 7 der Förderleitung
5 aufeinandertreffenden Staubluftströme führen zu Verwirbelungen, die zwar wesentlich
geringer als bei vorbekannten Konstruktionen ohne Verdrängerkegel sind, die jedoch
einen Energieverlust bedeuten.
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Eine Verkleinerung der Kegelgrundfläche und damit eine spitzere Ausgestaltung
der beiden Kegel ist nicht möglich, da bei dieser Ausbildung das auf der Aufbewahrungsplatte
2 lagernde Gut nicht restlos durch die Förderdüse ausgetragen würde und insbesondere
in den Eckenpartien am Flansch höher geschichtet liegen bliebe als unmittelbar am
Rand der Düse. Ein derartiger Rückstand ist grundsätzlich unerwünscht, insbesondere
aber dann untragbar, wenn von einer Lieferung zur anderen das zu fördernde Gut wechselt,
d. h. wenn von einer Materialsorte, z. B. von einer Zementsorte auf eine andere,
übergegangen wird.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Fördervorrichtung
ist bei gleichbleibendem Durchmessser des kegelförmigen Behälters im Bereich des
Bodenflansches 11 der luftdurchlässige Behälterboden 3', dem die Druckluft durch
die Leitung 10 zugeführt wird, kugelschalenartig nach unten gezogen, und die Auflockerungsplatten
2' bilden einen Kegelstumpf, dessen Mantel im dargestellten Beispiel unter etwa
170 gegen die Waagerechte geneigt ist. Gleichzeitig sind die Kegel 6' und 4' mit
wesentlich kleinerer Grundfläche als die Kegel 6 und 4 nach Fig. 1 ausgeführt, und
obgleich die Kegelspitzen noch nicht einmal so hoch in das Innere des Behälters
1 ragen, wie bei der Fig. 1, bilden die Tangenten an die konkaven Flächen auf deren
jeweiliger mittlerer Höhe echte Kegel mit einem spitzen Winkel von etwa 250, und
zwar sind beide Kegel 4' und 6' mit parallelen Mantelflächen ausgebildet.
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Auf diese Weise ist es möglich, die luftdurchlässige Zone des Bodens
erheblich breiter auszulegen.
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Im dargestellten Beispiel beträgt die Breite der Auflockerungsplatten
2' etwa 250mm, und die freie Luftdurchgangsfläche etwa 2730 cm2 gegenüber einer
Breite von 125 mm und einer Luftdurchlaßfläche von insgesamt etwa 1660 cm2 bei der
Ausführungsform nach Fig. 1. Die Verkleinerung des Durchmessers des Verdrängerkegels
hat eine bedeutend bessere Strömung
des Gutes zur Folge als bei
der älteren Ausführung. Das Staubgut fließt ohne Ablenkung in die Förderleitung
ein. Infolgedessen kann die Förderdüse 4' in ihrem Durchmesser ebenfalls verkleinert
werden, wodurch noch eine bessere Strömung des Gutes erreicht wird. Infolge der
Neigung der Auflockerungsplatten 2' kann das Gut nicht mehr seitlich am Flansch
liegenbleiben, sondern wird durch seine Fließfähigkeit restlos bis zum Kegel 6'
und damit unter den Kegel 4' gebracht, so daß das gesamte Gut von der Düse erfaßt
und ausgetragen wird. Ein Rückstand ist nach der Entleerung des Behälters praktisch
nicht mehr feststellbar. Die Vergrößerung der freien luftdurchlässigen Fläche hat
auch zur Folge, daß das im Behälter liegende Gut weitaus besser mit Luft durchsetzt
wird als bei der früheren kleineren Fläche.
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Die bessere Verflüssigung des Materials zieht wiederum eine bessere
Fließfähigkeit des Gutes während des Fördervorganges nach sich. Es ist in der Praxis
bei der pneumatischen Förderung von staubförmigen Gütern bekannt, daß, je flüssiger
ein Material vorbereitet wird, desto besser die emulgierte Masse sich fördern läßt.
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Bei der jetzt gewählten Form der Düse, welche in ihrer Ausbildung
mehr dem Gesichtspunkt der Aerodynamik entspricht, wird im Förderrohr selbst eine
fast gleichbleibende laminare Strömung des Gutes erreicht. Je wirbelfreier das Gut
während der Förderung durch die Förderleitung wird, desto mehr Energieeinsparung
ist zu verzeichnen. Die Verwirbelung selbst verzehrt bei den bekannten Förderarten
den größten Teil der aufgewandten Energie.
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Als Auflockerungsplatten für den luftdurchlässigen Behälterboden
eignen sich zwei- oder mehrschichtige Sintermetallplatten, deren obere Außenschicht
feinere Poren als die untere Außenschicht aufweist. Beispielsweise kommen Sintermetallplatten
in Betracht, die eine grobporige Schicht von einigen z. B. 3 bis 5 mm Dicke und
einer Kapillargröße von 50 bis 100 y und eine feinporig gesinterte Schicht von wenigen
Zehnteln mm Dicke und einer Kapillargröße von weniger als 10y besitzen.