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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Aufnahme und
zum Transport eines körnigen oder staubförmigen Gutes durch eine Rohrleitung über
eine größere Entfernung mittels eines durch eine wiederholt angeregte Drehströmung
bewegten gasförmigen oder flüssigen Trägermediums.
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Die Erfindung beruht auf der Ausnutzung der Kräfte, die in einer
aus Potential- und Rotationsströmung zusammengesetzten Drehströmung auf die Teilchen
in der Strömung wirken.
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Diese an sich bekannte Drehströmung besteht aus einer äußeren, wendelförmig
verlaufenden Potentialströmung mit nach innen zunehmender Umfangsgeschwindigkeitskomponente
und einer inneren, ebenfalls wendelförmig verlaufenden und gleichsinnigumlaufenden
Rotationsströmung mit gleicher oder entgegengesetzter Axialkomponente und nach außen
zunehmender Umfangsgeschwindigkeit. Durch die sich daraus ergebenden unterschiedlichen
Richtungen der radialen Kräfte werden die in einer derartigen Strömung transportierten
Teilchen im Übergangsbereich zwischen der äußeren Potential- und der inneren Rotationsströmung
gesammelt, so daß sie nicht mit der Wandung des Behandlungsraumes in Berührung kommen.
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Diese Erscheinungen können sehr vorteilhaft für den Staubtransport
ausgenutzt werden.
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Es ist in diesem Zusammenhang ein Verfahren zum pneumatischen Fördern
von Massengütern bekanntgeworden, bei dem ein Druckluftstrom in eine Förderleitung
zusammen mit dem Massengut eingeführt und ihm eine schraubenlinienförmige Bahn durch
die Leitung beigebracht wird, so daß der Luftstrom das Gut entlang der Achse der
schraubenlinienförmigen Bahn fördert und an seiner Peripherie zwischen dem geförderten
Gut und der Innenseite der Leitung eine Pufferschicht von Luft bildet. Dabei sind
in der Förderleitung eine Anzahl von tangentialen Luftdüsen vorgesehen, um jeweils
die Drallströmung von neuem anzuregen, da sich sonst das Fördergut nach einer bestimmten
Strecke an der Wandung der Transportleitung ablagern würde.
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Wenn bei einer derartigen Förderleitung laufend zur Drallerneuerung
zusätzliche Luft eingeblasen wird, so vermindert sich dadurch laufend die Beladung
des Fördermittels, so daß der Wirkungsgrad eines derartigen Förderverfahrens mit
zunehmender Leitungslänge stark abnimmt.
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Darüber hinaus ist eine pneumatische Fördervorrichtung für Getreide
bekannt, bei der in einem Rohr der axiale Förderspalt von einer Saugdüse umgeben
ist, auf deren Außenseite schräge Rillen vorgesehen sind. Über diese schrägen Rillen
wird die Förderluft zugeblasen, so daß das zu fördernde Gut durch diesen vorgedrallten
Luftstrom mitgerissen wird. Hierbei werden jedoch lediglich feststehende Leiteinrichtungen
verwendet. Da sich darüber hinaus über den gesamten Förderquerschnitt eine gleichartige
Strömung ausbildet, ist nicht zu verhindern, daß die geförderten Teilchen an die
Wandung der Rohrleitung gelangen.
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Im Gegensatz dazu liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Aufnahme-
und Anregungsmittel zur Förderung feinkörniger oder staubförmiger Güter zu schaffen,
bei denen die Partikel über lange Strecken gefördert werden können, ohne daß eine
Verringerung des Beladefaktors eintritt oder die Partikel sich an der Wandung der
Transportleitung absetzen und somit zu Verstopfungen führen können.
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Die Erfindung besteht darin, daß zur Anregung und/oder Aufrechterhaltung
der Drehströmung im wandnahen Bereich rotierende mechanische Mittel vorgesehen sind
und daß die Strömung unmittelbar dahinter in einen freien Rohrquerschnitt übergeht.
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Dabei kann zur Anregung der Potential- und der Rotationsströmung
für die Aufnahme des Fördergutes das Förderrohr an seinem Einlauf trompetenförmig
aufgeweitet und von einem koaxial zum Rohr rotierenden Schaufelkranz umgeben sein,
der auf der Gutoberfläche aufliegt. Durch einen derartigen Einlauf ist es einerseits
möglich, feine Teilchen, die etwa in einem Behälter gelagert sind, aufzunehmen und
abzusaugen. Hierfür kommen Stoffe in Betracht, wie sie z. B. in einem Kohlestaub-
und Getreidebunker gelagert sind; darüber hinaus aber auch Staubteilchen, die vom
Erdboden, von Straßendecken, von Zimmerböden oder anderen Böden und Wandteilen von
Räumlichkeiten zu entfernen sind. Außerdem erlaubt die Vorrichtung nach der Erfindung
auch das Absaugen von Teilchen, die auf den Boden eines Abscheiders herunterrieseln.
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Wenn nach einer bestimmten Strecke der dem zu fördernden Gut erteilte
Drall aufgebraucht ist, muß dieser Drall unter Energiezufuhr erneut angeregt werden.
Das kann nach der Erfindung durch einen mit nach innen ragenden Profilen versehenen
rotierenden Rohrabschnitt durchgeführt werden. Dabei erfolgt diese Drallanregung
allein durch die rotierenden mechanischen Mittel, ohne daß zusätzliche Transportluft
in die Rohrleitung eingeführt wird.
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Ferner ist es möglich, daß die rotierenden mechanischen Mittel aus
einem innerhalb des Rohres angeordneten Schaufelkranz bestehen. In diesem Zusammenhang
ist eine Drallanregungseinrichtung bekanntgeworden, bei der in einem aufgeweiteten
Rohrstück ein axial angeordneter Motor mit einem Leitschaufelkranz an dem der Strömung
zugewandten Ende vorgesehen ist. Dabei erhält das zu fördernde Gut durch die Leitschaufeln
einen Drall und strömt durch den ringförmigen Zwischenraum zwischen Motoraußenmantel
und Rohrinnenwandung. Wegen des langen torpedoförmigen Motorgehäuses werden jedoch
die Partikeln hinter den Leitschaufeln nach außen geschleudert, so daß sich ein
erhöhter Abrieb an der Rohrinnenwandung ergibt. Darüber hinaus wird dabei lediglich
eine Rotationsströmung angeregt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird jedoch die Strömung
durch die lediglich im wandnahen Bereich~ der Rohrinnenwandung umlaufenden Laufschaufeln
direkt hinter den Schaufeln nach innen zur Rohrachse geführt, so daß sich dabei
eine Wendel lediglich im axialen Bereich des Rohres ausbildet.
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An Hand einer schematischen Zeichnung sind der Aufbau und die Wirkungsweise
von Ausführungsbeispielen nach der Erfindung erläutert. Dabei zeigen die F i g.
1 a bis 1 c eine Drehdüse zur Aufnahme der zu fördernden Güter, F i g. 2 a und 2
b eine Drehdüse mit Leitschaufeln innerhalb der Rohrleitung, F i g. 3 eine Drallanregung
mit rotierenden Leitschaufeln, während in Fig.4 eine Dralleinrichtung mit Leitvorrichtungen
dargestellt ist.
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F i g. 1 a zeigt das Schema einer Drehdüse zur Aufnahme des zu fördernden
Gutes mit Leit- und Laufschaufeln im Aufriß. Die Ansaugdüsel kann sich drehen oder
auch feststehen. Um die Gutaufnahme zu verbessern, ist ein gering nach innen gewölbtes
rauhes
Flächenteil 2 vorgesehen, das der Ansaugdüse 1 mit Abstand gegenüber angeordnet
ist. Mit 3 sind Laufschaufeln, mit 4 Leitschaufeln bezeichnet.
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Die Linie 5 versinnbildlicht die Oberfläche des abzuziehenden Gutes.
Die Bewegung des Fördermittels z. B. der Luft, ist durch die Linie 6 angedeutet.
Das angesaugte Gut verläßt als Gut-Luft-Gemisch die Anordnung in Richtung des Pfeiles
7.
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Die Wirkungsweise einer solchen Anordnung ist aus F i g. 1 b zu erkennen.
Hier sind die Strömungsbewegungen im Bereich der Laufschaufeln näher dargestellt.
Ein an den äußeren Rand der drehbaren Schaufel 3 gelangendes Gutteilchen 8 hat -
noch im Schaufelkanal - das Bestreben, da es durch die Ansaugung radial nach innen
gezogen wird, beim Umlauf der Laufschaufel sich auf einer logarithmischen Spirale
9 zu bewegen (Potentialströmung; Wirbelsenke); es eilt also dem rotierenden Schaufelflügel
voraus, bis es an die nächstfolgende Schaufel trifft und radial nach innen abgelenkt
wird (Rotationssenke). Dies vollzieht sich etwa im Bereich 10.
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In der Übergangszone von der Wirbelsenke zur Rotationssenke bilden
sich radial nach innen gerichtete Relativkräfte aus, die jedes Gutteilchen zusätzlich
beschleunigen. In der Übergangszone herrscht also eine Mischströmung, in der kleine,
sich mit entgegengesetzter Winkelgeschwindigkeit drehende Wirbel 11 entstehen, die
ihrerseits die Ausgangspunkte von Drehströmungen sind. Anschließend bewegen sich
die Staubteilchen auf einer arithmetrischen Spirale 12 zur Achse der Drehdüse und
steigen mit der Rotationsströmung auf.
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Besonders günstige Ergebnisse erhält man durch eine Formgebung der
Laufschaufeln entsprechend einer logarithmischen Spirale nach innen hin. Diese Ausführungsform
ist in F i g. 1 c dargestellt, bei der die Drehdüse wieder feststehende Leitschaufeln
4 und rotierende Laufschaufeln 3 aufweist, die nach innen gewölbt sind. Die Bahn
der Staubteilchen ist mit den Pfeilen 10 gekennzeichnet.
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Der Schaufelwinkel bzw. die Krümmung der Schaufeln und die Drehgeschwindigkeit
stehen in einem bestimmten Verhältnis zueinander. Über die Drehgeschwindigkeit wird
eine Beeinflussung der Absaugung möglich.
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Die gewölbte rauhe Fläche 2, wie sie in der F i g. 1 a dargestellt
ist, dient zum Zusammenschieben der sich ausbildenden räumlichen Wirbelquelle, d.
h. konstruktiv zum Regulieren der abzuziehenden Staubmengen sowie zu einem Fortdrücken
des vor dem Ausgang der Düse liegenden Staubes. Dies ist eine Maßnahme, die unter
anderem dazu dient, das Verstopfen der Förderleitung mit Staub zu verhüten.
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Bei der in F i g. 2 a dargestellten herkömmlichen Anordnung tritt
der Staub in Richtung des Pfeiles 13 durch das feststehende Rohrl4 hindurch. An
das Rohr 14 schließt sich das drehbare Rohr 15 an, das von einem Motor 16 über zwei
Zahnräder 17 und 18 in Rotation versetzt wird. Die im Inneren entstehende Staubwendel
ist mit 19 bezeichnet. Durch das Rohr 20 wird Druckluft in die Anordnung eingeblasen,
wobei diese Zusatzluft in Richtung der Pfeile 21 über einen rotierenden Schaufelkranz
22 in das drehbare Rohr 15 gelangt. Dabei sind die Drehflügel des Schaufelkranzes
an dem Entstehen der Drehströmung maßgebend beteiligt.
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Im Gegensatz zu dieser bekannten Ausführungsform wird die Drallanregung
nach F i g. 2 b mit einer
Einrichtung vorgenommen, bei der an dem rotierenden Rohr
15 lediglich radiale Innenprofile 22 vorgesehen sind. Eine Druckluftzufuhr entfällt
hierbei, um nicht das Volumen des Transportmediums unnötig zu vergrößern. Durch
diese Profile 22 am Innenmantel des Rohres 15, die auch als Leitschaufeln ausgebildet
sein können, wird die äußere Potentialströmung derart angeregt, daß durch die nach
innen gerichteten Kräfte in dieser Potentialströmung die zu transportierenden Partikel
wieder auf eine Wendel im Abstand von der Rohrinnenwandung 15 geführt werden.
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Eine weitere Drallanregung ist in dem Ausführungsbeispiel nach Fig.
3 dargestellt. Dort sind in einer Rohrleitung 23, die hier als Rohrkrümmer dargestellt
ist, im wandnahen Bereich des Rohres rotierende Schaufeln 25 angeordnet, die dem
eintretenden Staub-Luft-Gemisch24 einen Drall erteilen. Durch den Kegelmantel 26
oberhalb der rotierenden Flügel 25 wird der Staub nach außen zu den Schaufeln geführt.
Diese Schaufeln werden über eine Welle 29 durch einen Motor 30 und ein Getriebe
31 angetrieben. Durch die Anregung der äußeren Potentialströmung durch die Schaufeln
25 werden auch hierbei die Staubpartikel hinter diesen Schaufeln auf eine wendelförmige
Bahn 27 im Abstand vom Rohrinnenmantel 23 geführt.
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Zur Unterstützung der Wirbelbildung der Staubwendel kann es ebenfalls
vorteilhaft sein, wenn man den Luftstrom durch eine oder mehrere beispielsweise
kreisrunde Lochöffnungen, die gegebenenfalls auch noch mit einem angeschärften Rand
als Turbulenzkante versehen sein können, strömen läßt. Die Hintereinanderschaltung
mehrerer derartiger Düsen sowie die Ausgestaltung der Durchtrittskante ist weitgehend
frei variierbar, z. B. durch dahintergesetzte Zacken bzw. durch eine kegelförmige
Verengung.
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Hierfür ist in F i g. 4 ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Zur
Erzeugung einer Drehströmung kann man eine Drehflügelanordnung mit zwei Flügelkränzen
32 und 33 vorschalten oder auch z. B. die ganze Düse in Drehung versetzen. Mit 34
ist ein feststehender Körper bezeichnet, innerhalb dessen sich die Düse als im ganzen
drehbarer Körper 35 zu drehen vermag. Zwischen den beiden Flügelkränzen 32 und 33
befindet sich eine Zone, die scharfe Ringkanten 36 aufweist.
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Die Düsenmündung 37 ist ebenfalls mit scharfen Ringkanten 38 versehen.
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Die Anwendbarkeit der in diesen Ausführungsbeispielen beschriebenen
und dargestellten Verfahren auf die verschiedensten Staubsorten sowie auch auf feste
Teilchen in flüssigen Medien sei nur kurz angedeutet. Es liegt im Rahmen der Erfindung,
auf diese Weise auch Schlammpumpen mit einem guten Wirkungsgrad arbeiten zu lassen.
Ein weiteres Anwendungsgebiet stellt das Fördern von Kohlestaub, gegebenenfalls
auch über größere Entfernungen hinweg, dar.