DE1284895B

DE1284895B - Vorrichtung zur Aufnahme und zum Transport eines koernigen oder staubfoermigen Gutesdurch eine Rohrleitung

Info

Publication number: DE1284895B
Application number: DE1958S0061211
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Rer Pol Karl-Heinz; Dipl-Phys Dr Rer N Karl-Rudolf; Oehlrich; Schmidt
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1958-12-31
Filing date: 1958-12-31
Publication date: 1968-12-05

Description

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.
Die Erfindung beruht auf der Ausnutzung der Kräfte, die in einer aus Potential- und Rotationsströmung zusammengesetzten Drehströmung auf die Teilchen in der Strömung wirken.
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.
Diese Erscheinungen können sehr vorteilhaft für den Staubtransport ausgenutzt werden.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Düsenmündung 37 ist ebenfalls mit scharfen Ringkanten 38 versehen.
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.

Claims

Patentansprüche: 1. 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, dadurch gekennz e i c h n e t, daß zur Anregung und/oder Aufrechterhaltung der Drehströmung im wandnahen Bereich rotierende mechanische Mittel (3; 22; 25) vorgesehen sind und daß die Strömung unmittelbar dahinter in einen freien Rohrquerschnitt übergeht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme des Fördergutes das Förderrohr (1) an seinem Einlauf trompetenförmig aufgeweitet ist und von einem koaxial zum Rohr (1) rotierenden Schaufelkranz (3) umgeben ist, der auf der Gutoberfläche (5) aufliegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Weitertransport des Fördergutes die rotierenden mechanischen Mittel durch einen mit nach innen ragenden Profilen (22) versehenen Rohrabschnitt (15) gebildet werden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Weitertransport des Fördergutes die rotierenden mechanischen Mittel aus einem innerhalb des Rohres (23) angeordneten Schaufelkranzes (25) bestehen.