-
Einrichtung zum Verhindern des Verschleißes an einem scharf gebogenen
Abschnitt einer Rohrleitung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verhindern
des Verschleißes an einem scharf gebogenen Abschnitt einer Rohrleitung, die einen
Hauptstrom eines fließfähigen Mediums mit darin enthaltenen Festkörpern führt, mit
einer Düse, die einen Strahl des fließfähigen Mediums in die Leitung am oder nahe
beim Beginn der Biegung in Richtung einer Sehne einspritzt, welche sich über die
Biegung bis zum Ende der Biegung und tangential zum Hauptstrom erstreckt.
-
Bei den Festkörpern kann es sich z. B. um Kies, Koks, Katalysatoren
oder Korn handeln, die in einem Strom eines gasartigen oder flüssigen Mediums enthalten
sind, welcher durch Rohrleitungen mit Hilfe von Pumpen oder Gebläsen gesogen oder
geblasen wird.
-
Bei der praktischen Anwendung einer solchen Vorrichtung ist es häufig
zweckmäßig, daß die Beförderungseinrichtung abrupt geändert wird, um die Festkörper
entlang der kürzestmöglichen Bahn um Hindernisse herum zu einem vorgesehenen Bestimmungsort
zu fördern. Um die geförderten Festkörper in dem Strom des fließfähigen Mediums
in Suspension zu halten und die Laufzeit zum vorgesehenen Bestimmungsort zu verringern,
muß sich der Strom des fließfähigen Mediums mit sehr beträchtlichen Geschwindigkeiten
bewegen. Dadurch werden die enthaltenen Festkörper mit großer Kraft gegen die Seite
mit dem größeren Radius bei gebogenen Rohrleitungsabschnitten geworfen, was einen
Abrieb und somit einen Verschleiß der Rohrleitung bewirkt und die Lebensdauer der
Leitungen stark verkürzt, wobei häufig Reparaturen und Auswechselungen der angegriffenen
Rohrleitungsabschnitte notwendig werden.
-
Darüber hinaus wird auf diese Weise häufig ein unerwünschter Zerfall
der beförderten Festkörper bewirkt, wenn diese gegen die starren Rohrleitungswände
geworfen werden. Aus diesem Grund war es bis jetzt notwendig, alle Biegungen in
den Rohrleitungen mit großen Radien vorzunehmen. Dadurch werden jedoch die Größe
und die Kosten der Ausrüstung gesteigert, und häufig wird mehr Raum für solche Anlagen
notwendig sein, als bequem zur Verfügung steht. Auch werden der Abrieb und die Erosion
und der unerwünschte Zerfall dadurch nur teilweise verringert.
-
Wenn immer darüber hinaus eine Reparatur oder ein Austausch notwendig
wird, ergibt sich ein damit verbundener Verlust beförderter Materialien, und der
Betrieb muß vollständig abgeschaltet werden, bis die Reparatur oder Auswechselungen
vorgenommen wurden.
-
Es ist bekannt, daß zum Verhindern der Erosion in einem gebogenen
Abschnitt der Leitung dort durch Zufuhr von Trägermedium über Düsen eine Schutzschicht
für diesen Abschnitt geschaffen werden kann.
-
Dabei wird das Trägermedium praktisch tangential zur Bewegungsbahn
der Festkörper eingeführt.
-
Nachteilig daran ist, daß schwere Festkörper auf Grund der Schwerkraft
während der Umleitung des Stromes noch immer nach außen gegen die Leitungswand geschleudert
werden.
-
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, sicherzustellen, daß die
Festkörper in dem Strom des fließfähigen Trägermediums in Suspension gehalten werden.
Gleichzeitig soll die Verwendung bekannter Leitungssysteme von verhältnismäßig geringer
Größe ermöglicht werden.
-
Hierfür ist die erfindungsgemäße Ausbildung darin zu sehen, daß eine
zusätzliche Düse vorgesehen ist, die einen Strahl des fließfähigen Mediums in die
Rohrleitung von einem Punkt im Bereich des Scheitels der Biegung radial nach innen,
etwa senkrecht zur Richtung des durchfließenden Stromes einspritzt.
-
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß eine dritte
Düse vorgesehen ist, die einen dritten Strahl des fließfähigen Mediums in die Rohrleitung
an einem Punkt nahe dem Ende der Biegung radial nach innen einspritzt. Gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Einrichtung zum wahlweisen Ablenken
eines Hauptstromes eines fließfähigen Mediums mit darin enthaltenen Festkörpern
in entgegengesetzte Richtungen und zum Verhindern des Verschleißes an der den Strom
führenden Rohrleitung gekennzeichnet durch eine
T-Rohrverzweigung
mit einem Stegrohr zur Aufnahme des Hauptstromes und einem Querrohr, das sich nach
rechts und links von dem Stegrohr erstrekkende Rohrarme bildet, durch Vorrichtungen,
die den Hauptstrom in den rechten Arm des Querrohres leiten, bestehend aus einer
ersten Düse, welche einen ersten Strahl des fließfähigen Mediums von der linken
Ecke der T-Verzweigung schräg einspritzt, und einer zweiten Düse, die einen zweiten
Strahl des fließfähigen Mediums von einem Punkt am linken Arm des Querrohres gegenüber
dem Einspritzpunkt der ersten Düse im spitzen Winkel in Richtung auf den rechten
Arm des Querrohres einspritzt, und durch Vorrichtungen, die den Hauptstrom in den
linken Arm des Querrohres leiten, bestehend aus einer drittenDüse, die einen dritten
Strahl des fließfähigen Mediums -von der rechten Ecke der T-Verzweigung schräg einspritzt,
und einer vierten Düse, die einen vierten Strahl des fließfähigen Mediums von einem
Punkt am rechten Arm- des Querrohres gegenüber dem Einspritzpunkt der dritten Düse
in einem spitzen Winkel in Richtung auf den linken Arm des Querrohres einspritzt.
-
In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele der Ausbildung gemäß
der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch einen gebogenen
Rohrabschnitt mit den die Strömung der Festkörper beeinflussender Düsen, Fig. 2
einen Schnitt gemäß der Linie 2-2 der Fig. 1, der in Richtung der Pfeile an der
Linie anzusehen ist, F i g. 3 einen Schnitt ähnlich der F i g. 1, der eine abgeänderte
Ausführungsform der Erfindung zeigt, Fig. 4A und 4 B im Schnitt eine weitere Ausführungsform
der Erfindung.
-
In die Rohrleitung wird an einem Punkt, an dem die Biegung beginnt
(in Richtung der Strömung der Festkörper durch die Rohrleitung gesehen), ein erster
Strahl eines fließfähigen Mediums in Richtung der Sehne eingespritzt, die sich über
die Innenfläche des Wandabschnittes mit dem größten Radius erstreckt, und gleichzeitig
wird ein zweiter Strahl des ffießfähigen Mediums in die Rohrleitung von einem Punkt
im Bereich des Scheitels der Biegung praktisch in radialer Richtung eingespritzt.
Praktische Versuche haben gezeigt, daß durch die Strahlen, die wie gezeigt angeordnet
sind, eine Erosion der Wände gebogener -Rohrleitungen verhindert und der Zerfall
beförderter Festkörper auf ein Mindestmaß verringert wird, so daß es jetzt ohne
Nachteile für die Rohrleitungen oder für die beförderten Festkörper möglich ist,
diese Körper in einem Strom eines fließfähigen Mediums um scharfe Biegungen herumzuführen,
was Einsparungen hinsichtlich der Größe, der Kosten und der Betriebsausgaben solcher
Beförderungseinrichtungen zur Folge hat.
-
F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Rohrleitung 10 aus Metall
oder Kunststoff, die im Winkel von 900 gebogen ist, und durch die körnige Festkörper,
die bei 12 angedeutet sind, in Richtung der Pfeile 14 durch einen Luftstrom befördert
werden, welcher durch die Rohrleitung 10 geblasen oder gesogen wird.
-
Dieses würde normalerweise eine starke Erosion und möglicherweise
eine Durchlöcherung des Außenteiles der Rohrwand an und hinter der Biegung verursachen.
Ein Schlitz 16 ist in der Wand der Rohrleitung vorgesehen, der sich über etwa 900
ihres Um-
fanges an der Außenseite der Biegung etwa in dem Bereich erstreckt, in
dem die Biegung beginnt, und durch den Schlitz wird mit Hilfe einer geneigten Düse
18 ein Luftstrahl eingespritzt, welcher über den gebogenen Abschnitt der Rohrleitung
in der Art einer Sehne gerichtet ist, wie es bei 20 angedeutet ist. Mit Hilfe einer
weiteren Düse 22 wird ein zweiter Luftstrahl 24 in die Rohrleitung in radialer Richtung
der Biegung durch einen weiteren Schlitz 26 eingespritzt, der sich gleichermaßen
über etwa 900 des Umfanges der Rohrleitung erstreckt und der im Bereich des Scheitels
der Biegung angeordnet ist. Die Menge der in die Rohrleitung durch die Düsen 18
und 22 eingespritzten Luft ist klein im Vergleich zu dem Luftstrom, der durch die
Rohrleitung zur Förderung der Festkörper geblasen oder gesogen wird. Für eine gute
Leistung sollte jedoch der in die Rohrleitung 10 durch die Düse 28 gelangende Luftstrahl
beim Eintritt in die Rohrleitung 10 eine größere Geschwindigkeit aufweisen, als
der Luftstrom, der die Festkörper durch die Rohrleitung fördert. Beim Betrieb einer
praktischen Ausführungsform der Erfindung wurde z. B. Kies durch eine Rohrleitung
mit einem Durchmesser von 152,4 mm mit Hilfe von Luft gefördert, die durch die Leitung
in Mengen von 566 m3/min bei einer Geschwindigkeit von 3050 imin gesogen wurde.
Um die Erosion des Rohres an der Biegung, die der in den Fig. 1 und 2 dargestellten
Biegung glich, zu verhindern, wurden 4,25 m3 Luft in die Rohrleitung durch die Düse
18 mit einer Geschwindigkeit von 3660 m/min eingespritzt, während 2,124 m3 Luft
in die Rohrleitung durch die Düse 22 mit nur 1829 mimin eingespritzt wurden. Um
die Wirksamkeit der Anordnung der Erfindung zu prüfen, wurde die Innenfläche der
Biegung und ein anschließender Teil der folgenden geraden Strecke der Rohrleitung
mit Farbe bestrichen, und sogar nach Stunden fortgesetzten Betriebes wurde keine
merkbare Zerstörung der Farbschicht beobachtet. Es ist nicht sicher, welche durch-
die Strahlen im Inneren des gebogenen Rohres auftretenden Vorkommnisse für dieses
bemerkenswerte Ergebnis verantwortlich sind, aber Prüfungen haben über jeden Zweifel
hinaus ergeben, daß der Strahl 20 allein nicht ausreicht, um zu bewirken, daß die
Festkörper die Biegung bewältigen, ohne die Rohrleitung zu zerstören. Die Anwesenheit
eines zweiten radial gerichteten Strahles, der im oder nahe am Scheitel der Biegung
eingespritzt wird, ist für eine zufriedenstellende Arbeit der Einrichtung notwendig.
-
Die in F i g. 3 dargestellte Ausführungsform der Erfindung ist von
besonderem Vorteil in den Fällen, in denen schwere Materialien durch Ströme eines
fiießfähigen Mediums bewegt werden sollen. Sie unterscheidet sich von der Ausführungsform
der Erfindung, die in F i g. 1 dargestellt ist, durch die Verwendung eines zusätzlichen
radial gerichteten Strahles des fließfähigen Mediums, um die Biegung und den anschließenden
Teil eines folgenden geraden Stückes der Rohrleitung vor dem zerstörenden Auftreffen
von in dem Strom des fließfähigen Mediums getragenen Festkörpern zu schützen. Sie
besteht aus einer ersten Einspritzdüse 30, welche einen Strahl 32 des fließfähigen
Mediums durch eine Öffnung 34 in der Wand des Rohres 36 in dem Bereich, wo die Biegung
beginnt, in einem Winkel von etwa 450 in bezug auf den vertikalen Abschnitt der
Rohrleitung in Art einer Sehne über die Biegung der Rohrleitung richtet.
-
Im Bereich des Scheitels der Biegung ist eine weitere Düse 38 angeordnet,
welche einen zweiten Strahl 40 des fließfähigen Mediums in einer Richtung einspritzt,
die praktisch radial zur Biegung in das Innere der Rohrleitung gerichtet ist. Außerdem
ist eine dritte Düse 42 so angeordnet, daß sie einen dritten Strahl 44 des fließfähigen
Mediums an einem Punkt nahe dem Ende der Biegung in das Innere der Rohrleitung in
einer Richtung leitet, die sich gleichermaßen radial zur Krümmung der Biegung erstreckt.
Wie in der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 sollte die Geschwindigkeit, mit der
das fließfähige Medium in die Rohrleitung durch die erste Düse 30 eingespritzt wird,
größer als die Geschwindigkeit sein, mit der die getragenen Festkörper durch die
Rohrleitung 36 gefördert werden, während die Geschwindigkeiten der Strahlen des
fließfähigen Mediums, die durch die radial gerichteten Düsen 38 und 42 eingespritzt
werden, nicht kritisch sind und unter der Laufgeschwindigkeit der beförderten Festkörper
liegen können.
-
Die Fig. 4A und 4B zeigen Beispiele, bei denen die Ablenkdüsen bei
einer T-Verzweigung angewandt und dazu verwendet werden können, einen Strom des
fließfähigen Mediums, der mit Festkörpern beladen ist und entlang dem Stegrohr der
T-Verzweigung ankommt, wahlweise in den linken oder rechten Abschnitt des Querrohres
der T-Verzweigung zu leiten, während die Wände der Verzweigung gegen Beschädigungen
durch das Aufprallen der in dem Strom des fließfähigen Mediums geförderten Festkörper
geschützt werden.
-
Wenn ein Strom des fließfähigen Mediums, der darin enthaltene Festkörper
trägt, an der Verbindungsfläche der T-Verzweigung entlang dem Stegrohr 50 ankommt,
kann er in den rechten Rohrarm des Querrohres 52 ohne Beschädigung der Wände des
Querrohres geleitet werden, indem Strahlen des fließ fähigen Mediums in die Verbindungsfläche
durch Düsen 54a, 56a und 58a eingespritzt werden, wie es in Fig. 4A dargestellt
ist. Die erste Düse 54 a, die hinsichtlich des Ortes und der Wirkung den Düsen 18
und 30 der in den F i g. l und 3 dargestellten Ausführungsformen entspricht, ist
in der linken Ecke der T-Verzweigung, die durch das Stegrohr und das Querrohr gebildet
wird, mit einer Neigung von etwa 45° relativ zu diesen beiden Abschnitten angeordnet.
Sie ist so angeordnet, daß sie einen Strahl 60a des fließfähigen Mediums diagonal
über die Verbindungsfläche der Verzweigung in der Ebene einspritzt, welche durch
die Mittelachsen y und x der Rohrteile 50 und 52 der Verzweigung festgelegt wird.
Die zweite Düse 56 a ist so angeordnet, daß sie einen Strahl 62 a des fließfähigen
Mediums in das Querrohr 52 der Verzweigung in Richtung auf die rechte Hälfte einspritzt.
Dieser Strahl wird an einem Punkt des Querrohres gegenüber dem Einspritzpunkt der
Düse 64a und in einem Winkel von etwa 300 relativ zum Querrohr 52 eingeführt. Die
dritte Düse 58 a spritzt einen dritten Strahl 64 a des fließfähigen Mediums in die
Verbindungsfläche der Verzweigung in einem Winkel von etwa 600 relativ zum Querrohr
52 nahe dem Punkt, wo die Mittelachse y des Stielteiles 50 die Wand des Querrohres
schneidet, d. h. ein wenig links davon, wie es in F i g. 4 A gezeigt ist.
-
Wenn alle drei Düsen 54 a, 56 a und 58 a in Betrieb sind, werden der
Hauptstrom des fließfähigen Mediums, der durch das Stegrohr 50 ankommt, und die
darin enthaltenen Festkörper nach rechts gemäß dem
Pfeil 65 geleitet, und sie laufen
durch den rechten Abschnitt des Querrohres 52, ohne zerstörend auf die Wand des
Querrohres oder anderer Führungsmittel aufzutreffen.
-
Eine symmetrische identische Düseneinrichtung ist auf der rechten
Seite der T-Verzweigung vorgesehen, um einen Strom des fließfähigen Mediums, der
darin getragene Festkörper führt, in die linke Seite des Querrohres 52 zu leiten.
Diese Anordnung besteht aus einer ersten Düse 54 b in der rechten Ecke der T-Verzweigung,
die einen Strahl 60 b (Fig.4B) des fließfähigen Mediums in die Verbindungsfläche
in diagonaler Richtung der Fläche einspritzt. Eine zweite Düse 56 b an der äußersten
Seite des Querrohres ist in einem Winkel von etwa 300 relativ zum Querrohr geneigt
und spritzt einen Strahl 62 b des fließfähigen Mediums in das Querrohr in Richtung
auf die linke Seite von einem Punkt gegenüber dem Einspritzpunkt der Düse 54 b.
Eine dritte Düse 58 b spritzt einen dritten Strahl 64 b des fließfähigen Mediums
an oder nahe beim Schnittpunkt der Mittelachsey des Stegrohres 50 mit der Außenwand
des Querrohres 52 in einem Winkel von etwa 600 in Richtung auf die linke Ecke der
T-Verzweigung ein.
-
Um den richtigen Düsensatz zu betreiben, kann jede der Düsen mit einem
geeigneten Steuerventil ausgerüstet sein, wie durch die Kreise 66 in den F i g.
4A und 4 B dargestellt wird. Wenn die rechte Reihe der Düsen 54 b, 56 b und 58 b
in Betrieb ist und der linke Satz der Ventile 66 geschlossen ist, wird ein Strom
eines mit Festkörpern beladenen fließfähigen Mediums auch dann, wenn er mit sehr
hoher Geschwindigkeit ankommt, nach links gemäß dem Pfeil 68 in Fig. 4 B geleitet,
ohne daß eine Erosion der entfernten Seite des Querteiles 52 stattfindet und ohne
daß die Festkörper auf Grund des Aufpralls auf die Rohrleitungswände zerfallen.