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Vorriclltung zum pneumatischen Entleeren eines unter Luftdruck stehenden
Behälters für feinkörniges oder staubförmiges Gut Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum pneumatischen Entleeren eines unter Luftdruck stehenden Behälters für feinkörniges
oder staubförmiges Gut, wie Zement oder Kalk, durch eine Förderleitung.
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Bekannt sind Fördervorrichtungen zum Entleeren von feinkörnigem oder
staubförmigem Gut mittels Druckluft aus Behältern durch eine Förderleitung, die
mit einer kegelförmigen, im Abstand über dem luftdurchlässigen Behälterboden angeordneten
Förderdüse versehen ist und bei der innerhalb der kegelförmigen Förderdüse ein Verdrängerkegel
angebracht ist. Es ist Aufgabe derartiger Fördervorrichtungen, den Inhalt des Behälters,
z. B. einen Silo mit Zement, möglichst schnell zu entleeren und an eine andere Stelle,
z. B. in einen ähnlichen Silo-Behälter auf einem Kraftfahrzeug zu befördern. Auf
verschiedenen industriellen Gebieten besteht aber das Problem, einen Gas-Feststoff-Strom
von veränderlicher Konzentration und im allgemeinen unter Begrenzung der gesamten
geförderten Feststoffmenge an eine Verbrauchsstelle zu bringen, wo der Feststoff
z. B. einer chemischen Reaktion mit anderen Materialien unterzogen werden soll.
Dies gilt beispielsweise für das Verfahren zum Frischen von Eisen oder Stahl mit
Sauerstoff in Konvertern unter Zusatz von Kalk, ferner aber auch für Kohlenstaubfeuerungen
oder für die Verdüsung von Feststoff in einem chemischen Verfahren, wo der verdüste
Feststoff in einer Reaktionszone mit Gasen, Flüssigkeiten oder anderen festen Stoffen
chemische Reaktionen eingehen soll.
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Bei derartigen Anwendungen ist es erwünscht, die Konzentration des
Feststoffes in dem Gasstrom variieren zu können, weil entweder die jeweils zu behandelnde
Charge des Materials, also z. B. des Eisens oder Stahls, in ihrer Beschaffenheit
oder Menge schwanken kann oder weil es erwünscht ist. zu Beginn der Reaktion in
einer umzuwandelnden Charge eine andere Konzentration des Feststoffes vorliegen
zu haben als in der Mitte des Reaktionsverlaufes und im letzten Teil desselben.
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Es sind auch Vorrichtungen zur pneumatischen Entleerung von unter
Luftdruck stehenden Behältern bekanntgeworden, bei denen der in der Aufnahmedüse
vorgesehene Verdrängerkegel von Hand in lotrechter Richtung in bezug auf die feststehende
Förderdüse verstellbar angeordnet ist. Eine zeitlich genau gesteuerte Entleerung
des Behälters unter Einhaltung eines bestimmten Luft-Feststoff-Verhältnisses ist
mit diesen bekannten Vorrichtungen nicht möglich, da die Handverstellung des Förderkegels
nur verhältnismäßig grob möglich ist und außerdem mehr oder weniger nach Gefühl
erfolgen muß, da der Bedie-
nungsmann die pro Zeiteinheit aus dem Behälter austretende
Feststoffmenge nicht kennt.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer pneumatischen Entleerungsvorrichtung
für einen unter Luftdruck stehenden Behälter für feinkörniges oder staubförmiges
Gut, mittels deren eine zeitlich genau gesteuerte Entleerung, gegebenenfalls auch
unter Veränderung des Luft-Feststoff-Verhältnisses nach einem bestimmten Programm,
möglich ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß der Druckbehälter einschließlich
der Fördervorrichtung von Druckmeßgeräten getragen, die mit einem elektronischen
Rechner in einem Stromkreis liegen, der die durch die Förderleistung abnehmende
Gewichtsmenge des staubförmigen oder feinkörnigen Gutes ständig anzeigt, während
ein wahlweise einstellbarer Regelschalter den Verdrängerkegel gegenüber der Förderdüse
verstellt und dadurch die Veränderung der in der Zeiteinheit geförderten Gewichtsmenge
unter Berücksichtigung der mittels des Druckmeßgerätes angezeigten Gewichtsabnahme
gestattet.
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In Fällen, in denen es nicht nur auf die Entnahme einer bestimmten
Feststoffmenge pro Zeiteinheit ankommt, sondern auch auf die Einhaltung eines bestimmten
Gas-Feststoff-Verhältnisses, wie z. B. bei der Speisung von chemischen Reaktionen
der eingangs schon geschilderten Art, wird erfindungsgemäß in der Förderleitung
eine Mischdüse vorgesehen, der ein weiterer Gasstrom zugeführt wird, der sich mit
dem aus dem Druckbehälter austretenden Gas-Feststoff
-Gemisch vermischt,
wobei diese Mischdüse eine Mengensteuerung aufweist, derart, daß die durch den Druckbehälter
geschleuste Gasmenge bei Gleichhaltung des Druckgefälles zwischen dem Behälter und
der abgehenden Förderleitung veränderbar ist, um den gesamten Gasanteil des endgültigen
Gas-Feststoff-Gemisches willkürlich zu verändern.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann man also nicht nur die
aus dem Behälter pro Zeiteinheit entnommene Feststoffmenge genau steuern und regeln,
sondern außerdem auch noch das Gas-Feststoff-Verhältnis des endgültigen Gemisches.
Diese Steuerung bzw. Regelung kann konstant, außerdem aber ohne weiteres auch zeitlich
veränderlich sein, um die Feststoffmenge und das Gas-Feststoff-Verhältnis des endgültigen
Gemisches dem veränderlichen Ablauf chemischer Reaktionen usw. anpassen zu können.
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In der Zeichnung ist die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen
erläutert. Wenn hier der Ausdruck Druckmeßdosen« verwendet wird, so versteht es
sich, daß bei entsprechender Aufhängung des Druckluftbehälters mit der Fördereinrichtung
natürlich auch Zugmeßdosen in Betracht kommen können.
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Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch den unteren Teil eines Druckbehälters
mit einer Fördervorrichtung gemäß der Erfindung; F i g. 1 a zeigt eine Einzelheit
im Schnitt senkrecht zu Fig. 1; F i g. 2 zeigt in einem Teilschnitt eine andere
Ausführungsform des Verdängerkegels und des luftdurchlässigen Bodens.
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Der Behälter 1 besitzt einen schwachkegelförmigen Boden 2 und ruht
mit Konsolen 3, von denen nur eine dargestellt ist, auf einer entsprechenden Anzahl
von Zug- oder Druckmeßdosen 4. Diese Kraftmeßdosen bilden mit einer Kompensationsmeßeinrichtung
und einem Anzeigegerät mit Grenzkontakt und Linienschreiber die für die Kontrolle
der Behälterentleerung erforderliche Meßeinrichtung. Diese Einrichtung arbeitet
auf elektrostatischem Wege, und die Genauigkeit ihrer Druckmessung beträgt etwa
0,20/0.
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Der kegelstumpfförmige Boden 2 trägt an seinem inneren Umfang einen
angeschweißten Ringstutzen5, an dem ein Flansch 6 befestigt ist. Darunter befindet
sich ein ebenfalls kegelstumpfförmiger Boden 7, der an seinem Außenumfang einen
Flansch 8 trägt, welcher dem Flansch 6 gegenüberliegt. Zwischen die Flansche 6 und
8, die miteinander durch Bolzen verbunden sind, ist ein luftdurchlässiger Boden9
aus einem flexiblen Material, z. B. Baumwoll-Nylon-Gewebe von 7 bis 10 mm Stärke,
eingespannt, in dessen zentrischer Öffnung ein Verdrängerkegel 10 geführt ist. In
den Boden7 mündet unterhalb des luftdurchlässigen Bodens 9 eine Druckluftleitung
11, die durch ein elektrisch gesteuertes Ventil 12 geöffnet oder geschlossen wird.
Von der Leitung 11 zweigt eine Leitung 13 mit Ventil 14 ab, die durch den Boden
2 in eine Luftverteilerkammer einmündet, die von dem Boden 2 und einer kegelstumpfförmigen,
luftdurchlässigen Fläche 15 gebildet wird.
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Die einen Krümmer bildende Förderleitung 16 führt seitlich aus dem
Behälter heraus und trägt ein Hauptventil 17, das ebenfalls elektrisch gesteuert
wird. Die Förderleitung 16 kann selbstverständlich je nach den Bedingungen des Einzelfalles
auch schräg oder senkrecht geführt sein und den Behälter 1 erst
in dessen oberem,
hier nicht dargestelltem Teil verlassen. Dem Hauptventil 17 ist eine Mischdüse 34
nachgeschaltet, in deren Verlängerung die nicht dargestellte Förderleitung am Flansch
37 angesetzt ist.
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Durch den Stutzen36 tritt Primärgas unter Druck ein, auf dessen Funktion
noch später eingegangen wird. Am unteren Ende der Förderleitung 16 ist eine kegelförmige
Förderdüse 18 angebracht, so daß durch den VerdrängerkegellO und die Förderdüsel8
ein Einströmkanal gebildet wird, der einen ringförmigen Querschnitt aufweist. Wie
aus der Fig. 1 ersichtlich ist, sind die Erzeugenden der sich gegenüberliegenden
Mantelflächen des Verdrängerkörpers 10 der Düse 18 Kurven ähnlicher Krümmung, so
daß die gedachten eingezeichneten, den konkaven Flächen auf mittlerer Höhe tangential
anliegenden echten Kegel an der Spitze einen Winkel von unter 300 z. B. 250, haben.
Vorzugsweise ist dieser Innenkegel bei der Düse 18 etwas steiler als derjenige des
Verdrängerkegels 10, so daß der zwischen beiden gebildete Ringspalt mit von unten
nach oben abnehmendem äußerem Durchmesser breiter wird und damit die Querschnittsfläche
des Ringspaltes auf der Strecke zwischen den beiden Kegeln von unten nach oben im
wesentlichen gleichbleibt und ohne Sprung in die Querschnittsfläche des Förderrohres
16 übergeht.
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Der mittlere Boden 7 trägt in einer zentrischen Durchbrechung eine
Laterne 19, in welcher ein Führungskolben20 mit Kolbenstange 21 für den Kegel 10
in senkrechter Richtung gleitbar gelagert ist. In einer Lasche22 an der Laternel9
ist um den Zapfen 23 schwenkbar ein Hebel 24 gelagert, in welchem die Kolbenstange
21 befestigt ist. Mittels eines Lenkers 25 ist dieser Hebel an ein über einen Gleichstrommotor26
angetriebenes Stellgetriebe angeschlossen. Dieser Motor liegt in einem Stromkreis
mit dem Regelschalter 27, der nach dem Prinzip eines Gleichstromanlassers arbeitet
und je nach der Stellung des schematisch durch einen Pfeil dargestellten Handhebels
den Gleichstrommotor mehr oder weniger lange in der einen oder anderen Drehrichtung
einschaltet, so daß der Verdrängerkegel 10 mehr oder weniger aufwärts oder abwärts
gefahren wird und damit die Förderdüse 18 mehr oder weniger stark geschlossen oder
geöffnet wird.
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Die Gewichtsänderung des Behälters 1 durch Beschickung des Behälters
mit Gut oder Abnahme von Material über die Förderleitung 16 bringt Kraftveränderungen
auf die Druckmeßdosen 4 zur Einwirkung. Die hierdurch über Verstärker in bekannter
Weise entstehenden Stromimpulse werden in den Rechner 28 eingeleitet und in Kilogramm
umgerechnet. Die Gewichtsmengen werden dann auf elektrischem Wege auf das Anzeigegerät29
übertragen und erscheinen dort auf der Skala 29f.
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Damit der luftdurchlässige Boden 9 der senkrechten Bewegung des Verdrängerkegels
10 folgen kann, besteht er bei dieser Ausführungsform aus einem flexiblen Material,
z. B. aus porösem Kautschuk oder aus einer Kautschukplatte mit Luftdurchgangsschlitzen.
Als besonders zweckmäßig hat sich bei der dargestellten Konstruktion ein Boden 9
aus mehrschichtig gewebtem Baumwoll-Nylon-Gewebe von 5 bis 10 oder 7 bis 10 mm Dicke
erwiesen, dessen Maschen so eng sind, daß die Druckluft von der Kammer durch das
Gewebe in den Behälter eindringen kann, jedoch das feinteilige Material, wie
Zement
oder Kalk, nicht durch die Maschen auf den Boden 7 fallen kann. Die Spannweite des
Gewebes 9 von dem Kegel 10 zu den Flanschen 6 und 8 ist so groß, daß sie ein Nachgeben
des Gewebes entsprechend der notwendigen Verstellbarkeit des Verdrängerkegels 10
gestatten. Die luftdurchlässige Fläche 15 kann aus dem gleichen Material hergestellt
sein. Da sie jedoch nicht elastisch zu sein braucht, kann hierfür auch Sintermetall
verwendet werden.
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Beispielsweise kommen Sintermetallplatten aus mehreren Schichten in
Betracht, bei denen eine grobporige Unterschicht Kapillaren von z. B. 50 bis 100
F Durchmesser hat, während die feinporige Oberschicht Kapillaren von vorzugsweise
weniger als 10 Z Durchmesser besitzt.
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F i g. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Führung des Verdrängerkegels
10 im Boden des Behälters. Der Verdrängerkegel 10 sitzt hier auf einem Kolben 20',
der an seinem unteren Ende mit der Kolbenstange 21' verbunden ist. Statt des elastischen
porösen Bodens 9 ist hier ein starrer Boden 9' z. B. aus porösem Sintermetall verwendet,
dessen innere Umfangskante zwischen den Ringen 30 und 31 geführt ist. Die Ringe
30 und 31 und damit der innere Umfang des Bodens 9' werden von den Stützen 32 getragen,
die auf dem Boden 7 des Behälters befestigt sind. Der äußere Umfang des Bodens 9'
ist wie bei der Ausführung nach F i g. 1 zwischen den Flanschen 6 und 8 eingespannt.
Der Kolben 20' ist in der zentrischen Durchbrechung des Bodens 7 senkrecht gleitbar
gelagert. Um das Entweichen von Luft oder Staub durch den Führungsschlitz zu verhindern,
ist eine Ringdichtung 33 vorgesehen. Eine ähnliche Dichtung kann auch zwischen dem
Mantel des Kolbens 20' und den Ringen 30, 31 vorgesehen sein. Die Verstellung des
KegelslO gegenüber der Förderdüse 18 und die sonstige Ausbildung der Apparatur können
in derselben Weise, wie in F i g. 1 dargestellt, vorgenommen werden, weshalb keine
zeichnerische Erläuterung erforderlich ist.
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Selbstverständlich darf der Behälter 1 mit seinen Armaturen nicht
starr mit den ankommenden und abgehenden Leitungen verbunden sein. Mit Rücksicht
auf den Wiegeweg werden die ankommenden und die abgehenden Leitungen, z.B. die Leitung
11 hinter dem Ventil 12 und die Verbindungsleitung zwischen dem Hauptventil 17 und
der Mischdüse 34, an flexiblen Zwischenstücken angeordnet.
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Im nachstehenden wird die Funktion der Vorrichtung beschrieben: Das
Material, z. B. Zement oder Kalk, wird in den Behälter 1 z. B. durch eine nicht
dargestellte verschließbare Einfüllöffnung an der Decke des allseits geschlossenen
Behälters eingefüllt oder eingeschleust.
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Die Druckmeßdosen 4, welche an sich das Bruttogewicht, also Netto
plus Tara, anzeigen, sind so eingestellt, daß das Taragewicht subtrahiert ist und
das auf der Skala angezeigte Gewicht direkt das Nettogewicht ist. Wenn die gewünschte
Menge Material eingefüllt ist, wird der Materialzufluß abgestellt und durch Öffnung
des Ventils 12 Druckgas, z. B. Luft oder Sauerstoff, durch den porösen Boden 9 eingeleitet.
Das Gas, z. B. Luft, strömt durch die Poren des Bodens 9 in den Behälter 1 ein.
Gleichzeitig wird über das Ventil 14 Luft oder sonstiges Gas durch die Auflockerungsplatten
15 einströmen gelassen. Bis zu diesem Zeitpunkt ist die Düsel8 mittels des hochgefahrenen
Kegels 10 geschlossen.
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Der Fördervorgang wird dann dadurch eingeleitet, daß zunächst das
Hauptventil 17 geöffnet wird. Dann wird der auf Null stehende Regelschalter 27 nach
rechts bewegt, wodurch ein Stromimpuls auf den Gleichstromgetriebemotor 26 gegeben
und durch diesen Antrieb über das Gestänge 21 bis 25 der Verdrängerkegel 10 abwärts
bewegt wird. Die Größe des Stromimpulses richtet sich nach der Winkelgröße der Verschwenkung
des Schalters 27, und dementsprechend kann der Kegel 10 mehr oder weniger weit abwärts
bewegt werden, um einen Förderspalt verschiedener Größe an der Düse 18 freizulegen,
wodurch die in der Zeiteinheit geförderte Menge Feststoff, also z. B. Kalk, bestimmt
wird.
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Infolge der Gewichtsabnahme des Behälters 1 geben die Druck- oder
Zugmeßdosen4 einen entsprechenden elektrischen Spannungsimpuls in das Rechengerät
28, in welchem die Spannung in Gewicht umgerechnet wird, und die errechnete Gewichtsmenge
wird in das Aufzeichnungsgerät29 übertragen. Dieses besteht aus einem an sich bekannten
kontinuierlichen Schreibgerät mit einer Abwickelrolle 29g und einer Aufwickelrolle
29 h für einen Aufzeichnungsstreifen 29 a, z. B. aus Papier, der infolge Antriebes
der Aufwickelrolle mit konstanter Geschwindigkeit sich hinter einem Fenster an der
Vorderseite des Gerätes bewegt. Im oberen Teil des Gerätes befindet sich der von
dem Rechengerät28 gesteuerte Schreibstift 29 i, der sich entsprechend der Abnahme
des Füllgewichtes in horizontaler Richtung bewegt und eine Kurve oder gerade Linie
auf dem sich bewegenden Papierstreifen aufzeichnet.
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Für den mit dem Feststoff zu beschickenden Betriebsvorgang, beispielsweise
die Durchführung eines Sauerstoff-Frischungsverfahrens in einem Konverter, ist nicht
nur eine bestimmte Menge Feststoff, z. B.
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Kalk, insgesamt zu fördern, sondern es ist auch ein Programm bezüglich
der in der Zeiteinheit geförderten Gewichtsmengen zu beachten. Aus der Neigung der
auf dem Papierstreifen 29 a aufgezeichneten Mengenlinie 29b kann der Bedienungsmann
diese Förderung in der Zeiteinheit beobachten. Um die Beurteilung zu erleichtern,
ist vor oder hinter dem Fenster des Gerätes 29 eine durchsichtige Scheibe 29 c mit
einer Schar von Geraden 29 d verschiedener Neigung angebracht, und jede dieser Geraden
gibt an, welcher Förderleistung in Kilogramm pro Minute diese Neigung entspricht.
Um die Ablesung noch genauer zu gestalten, kann die Scheibe mit der Linienschar
in vertikaler Richtung verschiebbar im Gerät 29 geführt sein, so daß der Bedienungsmann
die im Augenblick in der Aufzeichnung befindliche Linie mit der betreffenden Geraden
der Linienschar zur Deckung bringen kann. Um die Differenz zwischen Füllgewicht
und Restgewicht ablesen zu können, ist etwa im Bereich der Aufwickelrolle eine normale
Gewichtsskala 19e angebracht, über der ein Zeiger 29f, beispielsweise von Null bis
zum Maximalgewicht, wandert und damit jeweils die bei einer Charge abgelaufene Menge
oder den Füllungsgrad anzeigt. Der Zeiger über dieser Skala wird ebenfalls vom Rechenwerk
aus gesteuert.
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Der Bedienungsmann wird durch die ständige Ablesung des Schreibgerätes
veranlaßt, das vorgeschriebene Programm einzuhalten. Zeigen sich in der Neigung
der aufgezeichneten Linie Abweichungen von dem Programm oder ist eine Programmänderung
hinsichtlich der Menge pro Zeiteinheit erwünscht, so
betätigt er
den Schalter 27 im einen oder anderen Sinne, um dadurch den Ringspalt an der Düse
18 zu vergrößern oder zu verkleinern. Die Aufzeichnung auf dem Schreibgerät nimmt
alsdann einen anderen Neigungswinkel an. Ist die vorgeschriebene Menge Material
gefördert, so stellt der Bedienungsmann den Schalter auf Null zurück, worauf sich
infolge des entsprechenden Impulses auf den Getriebemotor 26 die Förderdüse 1 schließt.
Vorzugsweise ist eine selbsttätige Steuerung vorgesehen, die bei Schließstellung
der Düse 18 auch das Ventil 17 schließt und umgekehrt bei Öffnung der Düse 18 auch
das Ventil 17 voll öffnet.
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Bei der dargestellten Ausführungsform wird das aus dem Druckförderer
austretende Gas-Feststoff-Gemisch in der Mischdüse 34 mit einem durch den Stutzen
36 eintretenden Gasstrom vermischt, dessen .Menge in der Zeiteinheit ebenfalls,
wie in der Technik bekannt, z. B. mit ähnlichen Einrichtungen, wie hier für das
Staubluftgemisch, gesteuert werden kann.
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Es ist also beispielsweise möglich, einem mit konstanter Menge strömenden
Primärgasstrom unterschiedliche Feststoffkonzentrationen mit dem Druckförderer gemäß
der Erfindung zuzugeben.
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In der Mischung 34 besteht die Möglichkeit, den ankommenden Gasstrom,
z. B. Sauerstoff, mengenmäßig so zu steuern, daß entweder mehr oder weniger Gasmenge
zwangläufig durch den Behälter 1 geschleust wird, d. h., man kann das notwendige
Druckgefälle zwischen Behälter und abgehender Förderleitung konstant halten bei
Veränderung der Gasmenge. Die gewünschte Aufteilung der Gasmenge im sekundären und
primären Strom erfolgt, indem das teleskopartige Einmündungsrohr 35 der Leitung
16 in der Mischdüse 34 verschiebbar angeordnet ist. Die Verschiebung des teleskopartigen
Einmündungsrohres 35 kann, um die entsprechende Spaltbreite zwischen Gehäuse der
Düse 34 und dem Mündungsteil des Teleskoprohres 35 zu verändern, vorzugsweise von
Hand oder mechanisch vorgenommen werden.