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Verfahren zum automatischen Trennen einer aus körnigem oder pulverförmigem
Gut bestehenden Materialsäule Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum automatischen
Trennen einer aus körnigem oder pulverförmigem Gut bestehenden Materialsäule, die
durch eine Rohrleitung auf pneumatischem oder hydraulischem Wege gefördert wird,
in kurze, fast gleiche Länge aufweisende Materialpfropfen.
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Es ist bekannt, aus plastischen, zusammenbackenden Massen mittels
einer außerhalb der Leitung sich befindlichen Kolbenpresse Materialpfropfen bestimmter
Länge herzustellen und diese nacheinander in eine Förderleitung zu geben und mittels
Preßluft durch die Leitung zu fördern.
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Pulverförmiges oder körniges Gut läßt sich auf diese Weise nicht
fördern, da die außerhalb der Förderleitung geformten einzelnen Pfropfen in der
Leitung selbst wieder auseinanderfallen. Nach kurzem Föderweg werden sie zu einer
langen, die Leitung verstopfenden Materialsäule zusammengeschoben, die nur mit unverhältnismäßig
und damit unwirtschaftlich hohem Fördermitteldruck weitergeschoben werden kann.
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Zur Vermeidung dieses Übelstandes war man bei der Förderung von pulverförmigen
oder körnigem Gut bisher stets bemüht, die Bildung von Pfropfen in der Leitung durch
Auflockerung mittels Preßluft überhaupt zu verhindern. Zur Verminderung des Verschleißes
einer Förderleitung hat man vorgeschlagen, an den gefährdeten Stellen der Leitung
durch Einblasen von Preßmitteln zwischen Rohrwand und Gutstrom ein Polster zu bilden,
wobei das an diesen Stellen aufgebrachte Preßmittel aus dem Preßmittelstrom selbst
abgezweigt wird. An diesen Stellen wird das Gut aufgelockert; es wird jedoch nach
kurzem Förderweg in der Leitung wieder zu einer langen Materialsäule zusammengeschoben,
wenn es nicht dauernd im Fließzustand gehalten wird.
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Es wurde nun gefunden, daß man körniges oder pulverförmiges Gut ohne
Verstopfungsgefahr mit einem Bruchteil der bisher üblichen Fördermitteldurchsätze
und Fördermittelgeschwindigkeiten fördern kann, wenn der das Materialfördergemisch
in der Rohrleitung bildende Hauptstrom erfindungsgemäß in Längsrichtung der Strömung
an vielen, in geringen Abständen aufeinanderfolgenden Stellen teilweise abgezweigt
und der die jeweilige Abzweigung getrennt vom Hauptstrom durchfließende Teilstrom
kurz vor der in Strömungsrichtung gesehen nächsten Abzweigstelle wieder in den Hauptstrom
geleitet wird. Hierdurch wird erreicht, daß die bei sehr hoher Beladung des Hauptstromes,
z. B. bei etwa 100 bis 300 kg Gut je Kilogramm Gas, und bei
sehr kleinen Fördergeschwindigkeiten,
z. B. bei 1 bis 3 m/sec, in der Förderleitung sich stets bildenden langen Materialsäulen
automatisch in den einander gleichen Abständen der Abzweigstellen in entsprechend
einander praktisch gleiche Länge aufweisende Pfropfen aufgeteilt werden. Die Länge
eines Pfropfens richtet sich nach dem Abstand zwischen Anfang und Ende des Abzweiges.
Die Länge der Pfropfen und damit die Länge der Abzweige darf eine bestimmte Größe
nicht unterschreiten, da sonst die Pfropfen auseinanderfallen.
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Der Abstand zwischen Eintritts- und Austrittsöffnung der Abzweige
soll 5- bis 15mal größer sein als der lichte Durchmesser der Förderleitung.
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Die auf diese Weise während des Fördervorganges automatisch gebildeten
kurzen Pfropfen bleiben während des Fördervorganges erhalten oder werden stets neu
gebildet, falls einige kurze Pfropfen teilweise oder ganz während der Förderung
zerfallen und die nachfolgenden Pfropfen auf die im Rohr liegenbleibenden Anhäufungen
auflaufen und dadurch eine lange Materialsäule bilden. Wenn die Länge der Materialsäule
im Rohr die Länge von zwei hintereinanderliegenden Abzweigstellen überschreitet,
erfolgt automatisch eine Abtrennung des in Fließrichtung liegenden vorderen Endes
der Materialsäule.
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Die Förderung der kurzen Gutpfropfen bleibt auch bei der kleinsten
Fördergeschwindigkeit stabil.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer
Förderrohrleitung mit rohrparallelen Abzweigleitungen, die beidendig in das Förderrohr
einmünden. Bei dieser ist gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der
Erfindung vorgesehen, daß viele kurze Abzweigleitungen in Längsrichtung der Rohrleitung
hintereinander angeordnet sind, wobei die Austrittsöffnung jeder Abzweigleitung
dicht vor der Eintrittsöffnung der in Strömungsrichtung gesehenen nächsten Abzweigleitung
mündet.
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Die Abzweigleitungen sind vorzugsweise aus einem innerhalb der Förderleitung
angeordneten, in Abständen gekröpften Rohr gebildet, daß an den Kröpfungsstellen
zur Bildung von Abzweigöffnungen angeschnitten ist.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Ausbildung gemäß der
Erfindung im Längsschnitt dargestellt.
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Fig. 1 zeigt ein Förderrohr mit einzelnen daran angeschlossenen außenliegenden
Abzweigleitungen, F i g. 2 ein solches mit einzelnen innenliegenden Abzweigleitungen;
Fig. 3 und 4 veranschaulichen je ein Rohr mit einer durchgehenden innenliegenden
Abzweigleitung, die in Abständen gekröpft und mit in das Hauptrohr mündenden Öffnungen
versehen ist; F i g. 5 zeigt das Hauptrohr nach F i g. 3 mit einem darin liegenden
überlangen Gutpfropfen, dessen vorderes Ende an einer Abzweigstelle (gestrichelt
gezeichnet) begriffen ist; F i g. 6 zeigt in einem Kurvendiagramm den Verlauf der
statischen Drücke längs des Förderrohres der F i g. 5 im Pfropfen (Kurve b) und
in der durchgehenden Abzweigleitung (Kurve a).
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Im einzelnen sind in den Fig. 1 bis 5 mit 1 das Förderrohr und mit
2 die Förderrichtung bezeichnet.
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Gemäß F i g. 1 sind außen am Rohr 1 die Abzweigleitungen 3 angeordnet,
die jeweils an ihren beiden Enden bei 4 und 5 in den Förderraum des Rohres 1 münden.
In dem Rohr gemäß F i g. 2 sind in Wandnähe Abzweigleitungen 6 in einer Reihe hintereinander
angeordnet. Jede Abzweigleitung hat Öffnungen 7 und 8. In den durchgehenden Abzweigleitungen
9 und 10 der Fig. 3 und 4 sind die in Abständen angeordneten Abzweigöffnungen 11
und 12 in der Weise gebildet, daß die Rohre an diesen Stellen gekröpft sind, wobei
im Bereich der Kröpfungen die Abzweigleitungen 9 und 10 für die Öffnungen 11 und
12 gerade bzw. schräg angeschnitten sind.
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Dadurch wird erreicht, daß durch die Abzweigleitungen 9 und 10 etwa
mitgerissene Staubteilchen an den Öffnungen 11 bzw. 12 herausgeschleudert werden.
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Die Fig. 5 zeigt auf, wie ein überlanger Gutpfropfen in einzelne
kurze Pfropfenstücke aufgeteilt wird.
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Die Kurve b nach F i g. 6 gibt an, welche Mindestdruckdifferenz man
zum Wegfördern von Gutpfropfen verschiedener LängeL braucht, wobei die LängeL vom
in Förderrichtung gesehenen anderen Ende des Pfropfens gerechnet wird. Unter Druckdifferenz
ist der Unterschied der statischen Drücke des Fördermittels vor und hinter dem Pfropfen
13 zu verstehen. Die Mindestdruckdifferenz wächst mit zunehmender Pfropfenlänge
progressiv an infolge Keilwirkungen der Staubteilchen gegeneinander und auf die
Wand. Zum Wegfördern des überlangen Pfropfens 13 von der Länge, der z. B. während
des Betriebes im Rohr 1 steckengeblieben ist, wird der Differenzdruck J P1 benötigt.
Zur Verfügung steht aber nur ein Differenzdruck P, bis Pd, wie er z. B. zwischen
den Rohrabzweigstellen 14 und 15
herrscht; dieser Differenzdruck ist kleiner als
JPt und reicht daher zum Wegfördern des überlangen Pfropfens 13 nicht aus. Dem Pfropfen
13 wird indessen an der Rohrabzweigstelle 16 der dort herrschende statische Druck
Pc aufgedrückt, der zusammen mit dem am vorderen Ende 17 des Pfropfens 13 herrschenden
statischen Drucke, den DifferenzdruckPc bis Pa ergibt, welcher größer ist als der
Differenzdruck Z I P., (F i g. 6), der zum Wegfördern des zwischen den Stellen 15
und 16 befindlichen vorderen Stückes des Gutpfropfens erforderlich ist. Daher wird
der Pfropfen von dem an der Öffnung der Abzweigstelle 16 andrängenden Teilstrom
abgespalten (gestrichelt dargestellt), so daß ein Propfenstück 18 von der Länge
L2 entsteht. Die der Abzweigstelle 16 entsprechende (gestrichelt gezeichnete) Abspaltstelle
des Pfropfens wird mit Luft aus der Abzweigleitung 9 gefüllt und das Pfropfenstück
18 durch das Rohr 1 weitergeschoben. Der jetzt noch steckenbleibende Rest des ursprünglichen
Pfropfens 13 von der Länge L3 wird durch einen gleichen, wie oben beschriebenen
Vorgang an der Abzweigstelle 19 noch einmal aufgespalten. Hierauf wandern die so
entstandenen drei Stücke des ursprünglichen überlangen Pfropfens 13 hintereinander
in kleinen Abständen durch das Rohr 1 weiter.
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Wandern Pfropfenstücke von der den Abständen der Abzweigstellen entsprechenden
Länge über eine Abzweigstelle, dann reichen Druck und Menge des durch die Abzweigleitung
gehenden Teilstromes nicht aus, um das Pfropfenstück zu spalten. Sie reichen erst
dann wieder aus, wenn das Propfenstück an dieser Stelle stehenbleibt und deshalb
der ganze Fördermittelstrom schlagartig durch die Abzweigleitung gehen muß. Irgendwelche
Verstopfungen im Rohrl werden also im Augenblick des Entstehens automatisch behoben.
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Es besteht keine Gefahr, daß die Abzweigleitung sich verstopft, da
in dieser verhältnismäßig hohe Geschwindigkeiten herrschen und die Grenzschicht
an der Wand der Abzweigleitung wegen des kleinen Durchmessers sehr dünn ist.
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Die günstigen Abstände der Öffnungen der Abzweigleitungen an den
Abzweigstellen hängen praktisch nur vom Durchmesser des Förderrohres 1 und nur wenig
von der Art des Staubes ab. Der zur Förderung kurzer Pfropfen nötige Druckabfall
in dem Förderrohr 1 ist bei kleinen Luftmengen wesentlich geringer als bei der instabilen
Ballen-und Strähnenförderung in den üblichen Förderleitungen, weil fast die gesamte
Fördermittelmenge zur Förderung der kurzen Pfropfen ausgenutzt wird, während bei
Ballen und Strähnen der größte Teil des Fördermittels an diesen vorbeiströmt und
die durch Verwirbelung und Wandreibung entstehenden Druckverluste zur Förderung
nichts beitragen.
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Ein anderer Vorteil des neuen Verfahrens liegt darin, daß man bei
pneumatischen Förderanlagen dieser Art in den meisten Fällen auf Zyklonabscheider
am Ende der Förderleitung verzichten kann, weil man das Fördergut ohne große Staubentwicklung
langsam aus der Leitung direkt in einen Bunker fallen lassen kann.
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Weiter ist auch der Verschleiß der Rohrleitung wegen der kleinen
Gutgeschwindigkeiten weit geringer als bei den bisherigen Fördermethoden.
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Außerdem ist es von Vorteil, daß elektrostatische Aufladungen praktisch
vermieden werden.
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Da die Pfropfenfördeung einer durch einen Kolben hervorgerufenen
Förderung gleichzusetzen ist, der eine langsame Geschwindigkeit eigen ist, kann
man das Prinzip auch bei Wärmeübergangs- und Stoffaustauschvorgängen und innerhalb
eines Reaktionsrohrs vorsehen.