DE1556735A1 - Vorrichtung zum hydraulischen Transport koernigen Materials - Google Patents
Vorrichtung zum hydraulischen Transport koernigen MaterialsInfo
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Description
Vorrichtung zum hydraulischen Transport körnigen Materials
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum hydraulischen Transport körnigen Materials, insbesondere
eine Vorrichtung zum hydraulischen Transport verhältnismäßig grobkörnigen festen Materials mit großer
Hubhöhe.
Bekannt ist eine Vorrichtung zum hydraulischen Transport körnigen Materials, die aus einer Mehrzahl
von Hauptförderrohren, an den Hauptförderrohren vorgesehenen Plattenventilen, einer Niederdruck-Mischungspumpe
zur Einführung einer Mischung von Wasser und körnigem Material in die Hauptförderrohre und einer Hochdruck-Klarwasserpumpe
zur Abgabe der Mischung aus den Hauptforderrohren in ein T^ansportrohr besteht. Indessen
weist die herkömmliche Vorrichtung dieser Art mehrere Nachteile auf:
81-(Pos.13151)-Oh
00 9811/0719
BAD ORIGINAU'
. vT
1. Nach der Entleerung der Hauptförderrohre bleibt
festes Material darin, welches von den Plattenventilen erfaßt wird, wodurch nicht nur ein Schaden an den Ventilplatten und Ventilsitzen entsteht, sondern auch die
Plattenventile unvollkommen schließen·
2. Da das in den Hauptförderrohren nach der Entleerung
verbleibende feste Material über Rücklaufwaeserrohre
in einen Mischtank des Materials zurückgeführt wird, ist der Transportwirkungsgrad gesenkt·
3. Es ist schwierig, die Vorrichtung mit einer Mischung
von mehr als 20$iger wahrer Volumenkojlzentration
zu betreiben, wenn das feste Material verhältnismäßig grobe Körner mit Durchmessern von mehr als 2 mm aufweist·
4. Eine Stange zur Betätigung der Ventilplatte dies
Plattenventils ist einem Biegemoment unterworfen und in Gefahr zu zerbrechen. Zusätzlich ist, da die Ventllplatte
stark gegen den Ventilsitz gepreßt wird, wenn das Ventil infolge einer großen Druckdifferenz geschlossen wird,
eine verhältnismäßig große Kraft zur öffnung dee Ventils
erforderlich, und es tritt die Gefahr auf, daß die Gleitteile der Ventilplatte und des Ventilsitzes beschädigt werden.
009811/0719 m-
BAD ORIGINÄR
Dementaprecliend liegt der Erfindung die Hauptaufgabe
zugrunde« die Torstenend genannten Nachteile zu vermeiden
und eine Yerbeaserte und wirkungsvolle Vorrichtung zum hydraulischen Transport körnigen Materials zu schaffen,
in der kein festes Material in den Hauptförderrohren zurückbleibt, die Ventile ohne Einschränkung in klarem Was-
ser geschlossen «erden und kein festes Material in das RUokflufiwasserrohr gelangt. Gleichzeitig soll bei dieser
Vorrichtung eine Terbeeserte Mischeinrichtung für das Festmaterial und Wasser angegeben werden, «eiche die Feststoff-Vasser-Mischung alt einer so hohen wahren Volumenkonzentration, wie etwa 4OjC, liefern kann, wenn sie von
der Niederdruck-Mischungspumpe gefördert wird, so daß diese Konzentration im Transportrohr trotz der Verdünnung in
den Hauptförderrohren gleich oder mehr als 20$ sein kann.
Schließlich soll bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein
Ventil angegeben werden, welches für die Verwendung sehr geeignet 1st und einen sicheren und verläßlichen Transport Ton Pesteaterial alt geringerer Neigung zur Abnutzung
und zur Zerstörung gewährleistet.
. Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zum hydraulischen Transport körnigen Materials mit einer Mehrzahl
paralleler Hauptförderrohre und mit diesen verbundener Rüoklaufwasserrohre, einem Mi ach tank zum Mischen des festen
— 009811/0719
BAD ORiGINAL
Materials mit Wasser, einer Niederdruck-Mischungspumpe zur Einführung der. Feststoff-Wasser-Mischung aus dem
Mischtank in die Hauptförderrohre, einer Hochdruck-Klarwasserpumpe zum Abführen der Mischung aus den Hauptförderrohren
in ein Transportrohr und in den Rohrleitungen vorgesehenen Ventilen im wesentlichen dadurch gelöst, daß
-j die Durchschnittsströmüngsgeschwindigkeit der Mischung
in den Hauptförderrohren, wenn sie durch die Niederdruck-Mischungspumpe
eingeführt wird, niedriger als die Strömungsgeschwindigkeit des festen Materials am Auslaufende
der Mischung in den Hauptförderrohren ist, wenn sie durch das Älarwasser mittels der Hochdruck-Klarwasserpumpe ausgetrieben
wird.
Zweckmäßig ist die Länge des Hauptförderrohres im wesentlichen gleich der Entfernung, die das feste Material
am führenden Ende der durch das Hauptförderrohr während einer Periode der Einführung der Mischung in dieses durchtretenden
Mischung zurücklegt.
Vorzugsweise wird die eine hohe wahre Festvolumenkonzentration aufweisende Feststoff-Wasser-Mischung erfindungsgemäß
durch eine Mischvorrichtung hergestellt, die ein strömungsmäßig über eine variable öffnung mit dem Boden
des Mischtanks verbundenes Hilfsförderrohr aufweist, wobei das Stromlaufende des Hilfsförderröhres strömungsmäßig mit
0 0 9 8 11/0719 ™
dem Boden eines Elarwassertanks verbunden ist und der Wasserstand
in dem letzteren niedriger als der in dem Hisch^
tank gehalten wird.
Außerdem wird erfindungsgemäß vorteilhaft ein Plattenventil vorgesehen, welches durch eine Ventilplatte.geschlossen
wird, die neben ihrem Ende eine durchgehende Öffnung aufweist und an der eine Ventilbetätigungsstange
angebracht ist, durch welche sie betätigt wird, wodurch vorteilhafterweise vermieden wird, daß das Festmaterial
im Falle der Schließung des Ventils ergriffen wird, von der Ventilplatte und vom Ventilsitz, und sichergestellt
wird/ daß sich das Ventil automatisch schließt, wenn ein die Ventilbetätigungsstange antreibendes ölhydraulisches
System zum Stillstand gekommen ist·
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten
Ausführungsbeispiele näher erläutert: Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum hydraulischen Transport körnigen
Materials gemäß der Erfindung;
Fig. 2 einen Übersichtsplan eines Beispiels von Öffnungs-
und Schließzyklen entsprechender Plattenventile, die in den Hauptförderrohren erfindungsgemäß
vorgesehen sind;
f 009811/0719 m BAD
Fig. 3 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen dem Durchmesser des festen Korns
und dem Geschwindigkeitsverhältnis (Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeit des festen
Materials am Auslaufende der Mischung zu der Durchschnittsströmungsgeschwindigkeit der Mischung
in einem Rohr);
Fig. 4 eine erläuternde Skizze zur Erklärung einer u für eine Vorrichtung gemäß der Erfindung^ er
forderliche Bedingung;
Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Mischeinrich
tung gemäß der Erfindung zur Abgabe der Feststoff-Wasser-Mischung;
Fig. 6 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen
der Ventilöffnung und der wahren Volumenkonzentration der durch die Mischeinrichtung
nach Fig. 5 erhaltenen Mischung;
Fig. 7 einen schematischen Axialschnitt durch ein herkömmliches Plattenventil;
Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung mit einer Einrichtung
zur Senkung der Abnutzung der Plattenventile; und
Fig. 9 einen schematischen Axialschnitt durch ein verbessertes
Plattenventil gemäß der Erfindung.
In Fig. 1 hat die Vorrichtung zum hydraulischen Transport körnigen Materials drei parallel"angeordnete Haupte
förderrohre 1, 2 und 3· Jedes der Hauptförderrohre kann
von einem Ende her durch eine Hochdruck—Klarwasserpumpe TP
V 009811/0719 m
über ein Klarwasserrohr 4 und ein Plattenventil A1, A2
oder A, mit Klarwasser oder durch eine Niederdruck-Misohungspumpe
BP Über ein 'Mischlingsrohr 6,7 oder 8 und
ein Plattenventil B^, B2 oder B« mit der Feststoff-Wasser-Hischung
versorgt werden. Das entgegengesetzte oder Auslaufende Jedes Hauptförderrohrejs ist über ein Plattenventil
C1, C2 oder C* mit einem Transportrohr 5 verbunden.
Stromauf in der Hähe Jedes Plattenventils C1, C2 oder C,
ist jedes Hauptförderrohr mittels eines Rücklaufwasserrohree
10, 11 oder 12 verzweigt, welches über ein gemeinsames RUcklaufwasserrohr 9 mit einem Wasserliefertank verbunden
ist., ■ ,
Im Betrieb werden zuerst die Plattenventile A1 bis A,
und C| bis C, geschlossen und die Plattenventile B1 bis B,
und D- bis D, geöffnet. Dann wird die Feststoff-Wasser-Mischung,
die von der Niederdruck-T.fi schungspumpe BP gefördert
wird, in die Hauptförderrohre 1 bis 3 eingeführt. Gerade zu der Zeit, wenn die Hauptförderrohre mit der Mischung
gefüllt sind, werden die Plattenventile B1 bid B,
und D- bis D, geschlossen, und nachher werden die Plattenventile A- bis Α.» und C- bis C, geöffnet, wodurch die in
die JHauptförderrohre eingeführte Mischung aus diesen durch
Hochdruck—Klarwasser in Richtung auf das Transportrohr abgeführt wird, welches durch die Hochdruck-Klarwasserpumpe
TP gefördert wird*
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Jedes Hauptförderrohr kann natürlich unabhängig von den anderen beiden Hauptförderrohren betrieben werden·
Durch Vornahme der öffnung und Schließung der Plattenventile der Hauptforderrohre 1,2 und 3 in einem z.B·
in Fig. 2 dargestellten Zeitzyklus wird die oben beschriebene
Arbeitsweise nacheinander in den Hauptförderrohren 1,2
und 3 wiederholt, wodurch der Transport des festen Materials während des kontinuierlichen Betriebs der Hochdructk^^larwasserpumpe
TP und der Niederdruok-Misobungspui^e BP kontinuierlich
durchgeführt werden kann. ,
Nun ist eines der wichtigsten beim hydraulischen Transport von körnigem Material zu betrachtenden Probleme, "
daß die Strömungsgeschwindigkeit des Pestmateriale am Auslaufende
der Feetatoff-Wasser-Mischung relativ niedriger
als die Durchschnitte-Strömungsgeschwindigkeit der Miaohung
ist.
Fig. 3 zeigt einige Versucheergebnisse sum Verhältnis
Bwisohen dem Durchmesser dey körnigen Fsetaaterials und dem
Geeohwindigkeiteverhältnis der Ströaungegeechwindigkeit dee
festen Materials am Auslaufend· der Mischung zur Durohsohnitteetrömungsgeechwindigkeit
der Mischung unter der
Bedingung, daß die Mischung mit 20jiiger wahrer Volumen- *
konzentration in ein Rohr von 105 mm Durchmesser und 2 m Länge eingeführt wird· Aus diesen Versuchsergebniseen lassen
sich folgende Tatsachen entnehmen:
6
5
4
5
4
T 712
T 009811/0719
BAD ORIGINAL
1. Das Ausmaß der Verzögerung des Festmaterials am Auslaufende der Mischung ändert sich mit dem Durohmesser
der Körner des Festmaterials und ist am größten, wenn der Durohmesser etwa 3 mm beträgt«
2t Falls die Körner etwa 3 mm Durchmesser haben, ist
das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeit des Festmaterials am Auslaufende der Mischung zur Durohsohnittaetrömungsgesohwlndigkeit der Mischung etwas höher als 0t8a
selbst wenn die Durchschnittsgeschwindigkeit verhältnismäßig hoch ist·
(Dementsprechend bleibt, wenn das Strömujagavolumen (X.
der durch die Niederdruok-Mischungspumpe BF während einer
Zyklusperiode geförderten Mischung nahezu gleioh den Strömung »volumen Q„ des durch die Hochdruok-Klarwaeaerpuepe TP
während einer Zyklusperiode geförderten klaren Waaaera tat,
Festmaterial unvermeidlich innerhalb dea Hauptförderrohraa,
wodurch eioh die folgenden Störungen ergeben!
1· Wenn die Plattenventile, insbesondere die Plafttenventile CL bis 0, geeohlosaen sind, wird das Fastmaterial von den Ventilplatten und -sitzen erfaßt, wodurch
sich wahrscheinlich Schäden an diesen ergeben«
2. Da das verbleibende Festmaterial über das RUoklaufwasserrohr zurückkehrt, ist der Transportwirkungsgrad
gesenkt·
S
4
T 712
1~ 0098 11/0719
Zusätzlich ergeben sich, wenn die Länge L des Hauptförderrohres nicht passend ist, folgende Nachteilet
1. Wenn die Länge L des Hauptförderrohres zu klein
ist, gelangt das Führungsende der Misohung, während diese
in das Hauptförderrohr eingeführt wird, in das Rüokführungswasaerrohr und wird dadurch zurückgeführt. j
2. Wenn die Länge L des Hauptförderrohres zu groß ist,
bleibt ein längerer Totraum zwischen dem führenden Ende der eingespeisten Mischung und den Plattenrentilen O1 bis C,.
Die vorstehend genannten Störungen und Nachteile werden in der Vorrichtung gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß dis Volumina und Geschwindigkeiten der Strömungen
der Mischung und des Klarwassers, die Länge des Hauptförderrohres und die öffnunge- und Schließzeit der Platten-Tentils in solch einem Verhältnis festgesetzt wevtfp,
"Ms
die Bedingung
stets eingehalten wird;
darin bedeuten
QL das Strömungsvolumen der durch die Niederdruok-Mischungspumpe BP während einer Zyklusperiode geförderten
6
4
4
"T 009811/0719 m
BAD ORIGINAL ^
Pe ststoff-Wasser-Mischung;
Qj1 das Strömungsvolumen des durch die Hochdruckpumpe
TP während einer Zyklusperiode geförderten klaren ''/aseer;
V1 die Strömungsgeschwindigkeit des Pestmaterials am
Auslaufende der Mischung, wenn sie auf dem Hauptforderrohr
abgegeben wird;
Vo die'"-Durchschnitt^strömungsgeschwindigkeit der
Mischung, wenn eie aus dem Hauptförderrohr abgegeben wird;
Vj1- die Strömungsgeschwindigkeit des Pestmaterial·
am PUhrungsende der Mischung, wenn ei« in dae Hauptförderrohr eingespeist wird; und '
Φ die Zeit, während der die Plattenventile B^ bis B^
und lij bile S- geöffntt sind«
Die erste Bedingung *~ <T vr- soll nun ift eineelnen unter Hinweis auf fig. 4 erläutert werden. Unterjder
Annahme, daß das Hauptförderrohr mit der Mischung gefüllt
ist und dann die Plattenventile A und G geöffnet werden, wird» wenn Q„ * q_ ist, das Pestmaterial am Auelaufende der
Mischung-schlleßllch vom Punkt e zum Punkt i transportiert,
wobei die Entfernung L1 des Traneporte etwas größer als 80#
der vollen Länge L des Hauptförderrohres ist, die vom Punkt e
-f 009811/0719 BAD
bis zum Punkt f reieht. Das bedeutet, daß etwas Pestmaterial in dem Hauptförderrohr vom Punkt i aus in Stromabrichtung
zurückbleibt, daß das Plattenventil C das Pestmaterial erfaßt, wenn es geschlossen wird, und daß das zwischen
den Punkten i und f bleibende Pestmaterial austritt und über das Plattenventil D und das Wasserrücklauf-
j rohr zurückgeführt wird, wenn die Plattenventile B und D
nacheinander geöffnet werden. Um diese Nachteile zu vermeiden, muß das Pestmaterial am Auslaufende der Mischung
eine Entfernung L + L während einer Periode T1 Uberstreiohen,
in der die Plattenventile A und C geöffnet sind« So muß eine Ungleichung J
V1 V L + AL
erfüllt werden. Durch Neuschreibung der Ungleichung (1)
als 1^^ ( ) und I.lultiplizierung beider Seiten mit Vp
erhält man ^o^T^ ( ) »^I>
kann im Vergleich zu L sehr
1
klein sein und soll aus Einfachheitsgründen vernachlässigt
klein sein und soll aus Einfachheitsgründen vernachlässigt
werden. So läßt sich eine Ungleichung J
(.2) erhalten.
Andererseits tritt, wenn das Produkt aus der Zeit T,
während der die Plattenventile B und D offen sind, und der
009811/0719 ?lv
Durchschnittsströmungsgeschwindigkeit V-j- der Mischung, wenn
sie in das Hauptförderrohr eingebracht wird, oder die Entfernung,
die von der Mischung des Volumens QT überstrichen
wird, größer als die Länge L des Hauptförderrohres ist, dieses Entweichen der Mischung durch das Plattenventil D
auf. Dementsprechend muß eine Ungleichung L>VL ·Τ oder
Vl (2)
erfüllt sein. Zur Vereinfachung der lechnung kann, wenn
die Zeiten T und T' als gleich angenommen werden, die Un gleichungJ-(3) durch die Ungleichung (2) ersetzt werden, "
wodurch eine Ungleichung
V2> Ig. V1 (4)
V1
V1
erhalten wird. Wenn die Querschnittsfläche des Hauptförderrohres mit A bezeichnet wird, gelten die Gleichungen
V0 » TH und VT « %i . Durch Einsetzen dieser Gleichun-
2 -Ή - . L AT
gen in die Ungleichung (4) ergibt sich
gen in die Ungleichung (4) ergibt sich
~
-
si
Q„> V2 . QT oder QL V
Aus der Ungleiohung (4) wird auch eine Ungleichung V1 y>
V, erhalten. Das bedeutet, daß die Durchschnittsströmungsgeschwindigkeit
der Mischung, wenn sie in das Hauptförder-
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rohr eingeführt wird, geringer als die Strömungsgeschwindigkeit des festen Materials am Auslaufende der Mischung
sein muß, wenn sie aus dem Hauptförderrohr abgegeben wird. Wenn in hohem Grade sichergestellt werden soll, daß das
Plattenventil G niemals Pestmaterial erfaßt, kann der Punkt i zur Stromabseite des Plattenventils C verschoben werden,
Q1 V1
vorausgesetzt, daß die Bedingung ττ" <^ ϊΓ" beibehalten wird.
QH \ V2
Die zweite Bedingung L S'V,..· · T ist erforderlich, um
das Entweichen des Festmaterials über das Plattenventil D, wenn es in das Hauptförderrohr eingespeist wird, oder das
leerbleiben ohne Charge auf der Stromaufseite des Platten-
i. -J
ventile D zu vermeiden, weil sonst der Tranaportwirkungsgrad
in diesem Maße gesenkt wird.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß, wenn die erste Bedingung n
erfüllt wird, kein Festmäterial in den Hauptförderrohren
zurückbleibt, wenn es von dort mittels Klarwasser abgeführt wurde, und dadurch ein Schaden an den Plattenventilen
infolge von durch sie erfaßten Pestmaterials vermieden wird. Gleichzeitig wird vermieden, daß das Pestmaterial in
die Kapazität des Hauptförd er rohre s libersteigendem Maße über das Plattenventil D1, D2 oder D, zurückgeführt wird· Wenn
0,98 1 1/0719 ■ m
die zweite Bedingung L=Vt1 . T erfüllt wird, erfolgt
das Einführen von Pestmaterial in das Hauptförderrohr in
vollem aber nicht Harübef hinausgehendem Maße, wodurch das
höchstwirtschaftliche Funktionieren der Vorrichtung ermöglicht wird.
In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel der Mischvorrichtung
gemäß der Erfindung dargestellt, welche die Hiederdruck-Llischungspumpe
BP mit einer Feststoff -Wasser-Mischung von hoher wahrer Vo.lumenkonzentration weit über 20$
speisen kann. Die Mischvorrichtung umfaßt einen Mischtank 13» welcher durch einen Zuführer 14 mit dem körnigen
Material und mit Wasser gefüllt wird. Durch den Boden des Tanks 13 erstreckt sich ein Hilfsförderrohr 15 mit einer
Neigung von z.B. etwa 30°zur Horizontale. Das untere Ende des Rohres 15 am Tank 13 ist nit einer Öffnung 16 vorgesehen,
die sioh zum Inneren des Tanks öffnet, und mit einem Misohungsrohr 17 verbunden, welches zur Saugseite der lliederdruck-Mischungspumpe
BP führt. Die Öffnung 16 kann durch ein Gleitventil 18 variabel verschlossen werden, despen
Bewegung durch eine Stange 21 mit einem Kolben 20 gesteuert
wird, der in einem ölhydraulisehen Zylinder 19 gleitbar angebracht
ist. Das Stromaufende des Hilfsförderrohres 15 ist
strömungsmäßig über eine Leitung 23 mit einem Klarwassertank 22 verbunden. Der Klarwassertank 22 ist mit einer Überströmöffnung
versehen, so daß der Wasserstand darin stets
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um eine Höhe h niedriger als der im Mischtank 13 gehalten wird.
Fig. 6 zeigt einige Versuchsergebenisse hinsichtlich
der wahren Volumenkonzentration der durch die Mischeinrichtung nach Fig. 5 geförderten Feststoff-Wasser-Mischung
im Verhältnis zur öffnung 1 des Gleitventils 18 und der Höhe h zwischen den Wasserständen in den Tanks 13 und 22.
In herkömmlichen Einrichtungen zum hydraulischen Transport körnigen Materials war es sehr schwierig, eine Feststoff-V/asser-Mischung
von mehr als 20$iger wahrer Volumenkonzentration zu fördern, wenn es sich um verhältnismäßig grobkörnige
Stoffe von mehr als 2 mm Korndurchmesser handelte. ~ Die Mischvorrichtung in Fig. 5 kann jedoch die Feststoff-Wasser-Mischung
mit einer so hohen wahren Volumenkonzentration wie z.B. etwa 40$ fördern, wenn der Unterschied des
Wasserstandes h 300 mm und die Öffnung 1 des Gleitventils 230 mm ist. Man stellt so fest, daß durch die Vorrichtung
gemäß der Erfindung ein wesentlich verbesserter Wirkungsgrad und ein entsprechendes WirtschaftlichkeiteniveaU des
Transports erzielbar sind.
Es sollen nun Betrachtungen hinsichtlich der in der Vorrichtung zum hydraulischen Transport körnigen Materials
gemäß der Erfindung vorgesehenen Ventile folgen. Störungen mit den Ventilen waren die häufigsten bei Vorrichtungen die-
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BAD ORKSfNAL
ser Art, da die Ventile unter so vielen Wiederholungen geöffnet
und geschlossen werden, daß ihre Ventilkörper und -sitze erheblicher Abnutzung unterworfen sind, insbesondere wenn das körnige Pestmaterial große Abmessungen besitzt.
Wenn der Ventilkörper und der Ventilsitz abgenutzt sind, ergibt sich ein Leckstrom von Wasser durch das Ventil,
wodurch der Transportwirkungsgrad gesenkt wird."'Darüber
hinaus tritt, wenn die Abnutzung ernsthaft wird, die Gefahr auf, daß die Niederdruck-Mischungspumpe dem hohen
Druck aufgrund der Hochdruck-Klarwasserpumpe ausgesetzt und
beschädigt wird,
L -i —
Um ein Ventil zu schaffen, welches einer Abnutzung und Beschädigung weniger ausgesetzt ist, wurden Versuche
mit mehreren Ventiltypen durchgeführt. Erstens wurde ein
typisches Kegelventil mit einem Kegelventilkörper und einem diesem komplementär entsprechenden Kegelsitz untersucht.
Als Ergebnis wurde gefunden, daß dieses Ventil sehr leicht
große Brocken erfaßt und aufgrund der Belastungskonzentration, die sich durch die Brocken ergibt, beschädigt wird.
Zweitens wurde ein Zylinderventil der Art, bei dem eine flache
Scheibe einem zylindrischen Ventilsitz zwecks Ventilschließung angenähert wird, untersucht. Als Ergebnis wurde
gefunden, daß auch dieses Ventil leicht große Brocken er*-
faßt und ebenso wie das Kegelventil beschädigt wird.
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- t8 -
Im Gegensatz zu diesen beiden Ventiltypen wurde gefunden, daß ein Plattenventil mit einem flachen Ventilkörper
oder mit einer flachen Platte, die in Berührung mit einem flachen Ventilsitz gleitend bewegt wird, durch
Abscheren großer Brocken sicher geschlossen werden kann, wenn sie im Wege sind, ohne einer beobachtbaren Belastungs-L
konzentration unterworfen zu sein» J
Jedoch war das Plattenventil herkömmlichen Typs nicht
so frei von Beschädigungen, als daß es für vorliegenden Zweck befriedigend eingesetzt werden konnte. Als Ergebnis
einer Erforschung der Gründe für diesen Mangel wurde gefunden, daß ein Problem in der Tatsache liegt, daß das herkömmliche
Plattenventil schließt, indem die Ventilplatte naoh unten bewegt wird. Dies soll im Zusammenhang mit Fig.
erläutert werden·
Fig. 7 zeigt ein herkömmliches Plattenventil mit einem
Ventilgehäuse 24, welches mit einer Einlaßöffnung 26 und
einer Auslaßöffnung 25 versehen ist. Im Gehäuse ist eine
Ventilplatte 27 gleitbar angebracht, die unter Berührung Führungsebenen 29 und Ventilsitzen 37 folgt, wobei die Ventilplatte
an ihrem unteren Teil mit einer durchgehenden Öffnung
28 versehen ist, so daß das Ventil schließt, wenn die Ventilplatte mit einer Ventilbetätigungsstange 30 verbunden,
an welcher ein Kolben 31 angebracht ist, der mit einem öl-
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BAD ORiGJNAL
hydraulisohen,Zylinder 32 zusammenwirkt. Der Zylinder 32
wird duroh Öffnungen 33 und 34 mit Öldruck beaufschlagt.
Wenn sich eine obere Kammer 35 im Zylinder 32 mit öl
füllt, wird der Kolben 31 mit der Stange 30 nach unten gedrückt, woduroh die Ventilplatte 27 entlang Führungsebenen
u und Ventilsitzflächen 37 nach unten bewegt wird und die
Einlaß- und Auslaßöffnungen 26 und 25 abschließt. Entsprechend wird, wenn sich eine untere Kammer 36 im Zylinder 32
mit öl füllt, öie Ventilplatte 27 aufwärts bewegt und verbindet die Einlaß- μηα Auslaßöffnungen 26 und 25 über die
durchgehende Öffnung 28. Infolge einer solchen Arbeitsweise" des herkömmlichen Plattenventils, bei der die Bodenteile
der Ventilsitze im letzten Schließstadium durch den oberen Teil der durchführenden Öffnung der sich senkenden Ventilplatte überquert werden, kommt es sehr leicht vor, daß
Brooken des Pestmaterials durch die Ventilplatte 27 und die Ventilsitze 37.erfaßt werden, wodurch diese Teile beschä-
u digt werden. Wenn das Öldrucksystem, mit welchem derjKolben
31 betätigt wird, außer Betrieb kommt und der Öldruck infolge Absicht des Arbeiters oder eines zufälligen Grundes
aufhört, wird außerdem der"in dem Hochdrucktransportsystem
herrschende Wasserdruck über enge Spalten zwischen der Ventilplatte
und den Ventilsitzen in die Räume oberhalb und unterhalb der Ventilplatte 27 übertragen. Bei dieser Gele-
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genheit wird, da die effektive dem hydraulischen Druck ausgesetzte Fläche des unteren Endes der Ventilplatte um
die Querschnittsfläche der Stange 30 größer als die des oberen Endes der Ventilplatte ist, eine resultierende Aufwärt
skraft auf die Ventilplatte 27 ausgeübt, wodurch die Ventilplatte aufwärts bewegt wird, die Einlaß- und Auslaßöffnungen
26 und 25 über die durchgehende Öffnung 28 verbindet oder das Ventil öffnet. Diese Tatsache ist hinsichtlich
der Sicherheit der Vorrichtung sehr gefährlioh.
Bezüglich des Plattenventils zur Verwendung in einem Hochdrucksystem, wie dem Hochhubfeststoff-Transportsystem
I J
gemäß der Erfindung gibt es noch andere Probleme zu lösen, zum Beispiel folgende:
1. Wenn z.B. die Ventilplatte A1 geschlossen ist, wirkt
der hohe Druck aufgrund der Hochdruck-Klarwasserpumpe TP auf der Stromaufseite des Plattenventils A1, woduroh die
Ventilplatte 27 in Richtung auf die Stromabseite vorgespannt wird. Wenn in diesem Zustand die Ventilplatte 27 fest, mit
der Stange 30 verbunden ist, wird die letztere infolge der Lücke zwischen der Ventilplatte und den Ventilsitzen einer
Biegebeanspruchung unterworfen. Durch eine wiederholte derartige
Beanspruchung ergibt sich wahrscheinlich die Gefahr eines Ermüdungsbruchs der Stange 30.
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2. Da die Ventilplatte 27 durch den Hochdruck stark gegen den Ventilsitz 37 gepreßt wird, ist eine große
Kraft zur öffnung des Ventils erforderlich, und daher
werden die Gleitteile der Ventilplatte und des Ventilsitzes ebenfalls beschädigt»
Die Fig. 8 und 9 zeigen Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung zum hydraulischen Transport körnigen Materials
bzw. eines darin eingebauten Plattenventils, womit die oben erwähnten Nachteile beseitigt werden· In Pig. 8 tragen
die gleichen Teile wie in Pig. I gleiche Bezugszeichen.
Ebenso tragen in Pig. 9 die gleichen T.eile wie in Fig. 7 gleiche Bezugpseichen. In der Vorrichtung nach
Fig. 8 sind ein Druckausgleichsventil e und ein Druckminderungsventil
f so vorgesehen, daß das Ventil e das Plattenventil A1 über eine Umwegstrecke 38 überbrücken
kann. Andererseits ist in dem in Fig. 9 gezeigten Plattenventil die Verbindung zwischen der- Stange 30 und der
Ventilplatte 40 mittels eines.Jochs 42 mit einer öffnung
größeren Durchmessers als dem der Stange 30, die dort hindurch geführt ist, und einer Schraube 44, die auf das Ende
der Stange 30 geschraubt ist, so ausgebildet, daß zwischen der Stange und der Ventilplatte ein seitlicher Spielraum
bleibt und eine relative Verschiebung dieser Teile ermöglicht wird, so daß die oben erwähnte Biegebeanspruchung
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BAD ORIGINAL
nioht auftritt. Wenn im Betrieb das Druckminderungsventil f geöffnet wird, während das Plattenventil A1 geschlossen
wurde, um das Hauptförderrohr 1 mit der Peststoff-Wasser-Mischung zu beschicken, wird der hohe Druck,
welcher im Hauptförderrohr vorlag, gesenkt und daher die Ventilplatte 40 stark gegen eine Seite der Ventilsitze angedrüokt,
wodurch die Auslaßöffnung 25 fest geschlossen wird. Da die Ventilplatte 40 gegenüber der Stange 30,
wie beschrieben, seitlich bewegt werden kann, ergibt sich in der Stange 50 keine Biegebeanspruchung. Wenn das Plattenventil
A1 danach zu öffnen ist, wird das Druckausgleichventil
e zunächst geöffnet, wodurch der Druck in dem Hauptförderrohr 1 gesteigert wird, um die Drücke auf bei-
ien Seiten der Ventilplatte 40 aneinander anzugleichen. Dann verschwindet die die Ventilplatte gegen den Ventilsitz
drückende Kraft, und die Ventilplatte kann mit geringer Kraft leicht und unter geringem Abrieb bewegt werden.
Obwohl in Fig. 8 ein Satz von Druckausgleichs- und Druckminderungsmitteln 38, e und 5 aus Einfachheitsgründen nur
für das Hauptförderrohr 1 gezeigt ist, können die Hauptförderrohre 2 und 3 natürlich mit den gleichen Mitteln
ausgerüstet werden. Außerdem können die Ventile e und f durch ein Dreiweg-Ventil ersetzt werden. t
Es soll nun ein weiteres wichtiges Merkmal
!■ _L
"T"
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BAD ORIGINAL
dee in Pig· 9 gezeigten Plattenventils erläutert werden.
Bei diesem Plattenventil hat die Ventilplatte 40, die im Gehäuse 24 gleitbar angebracht ist, am oberen Teil eine
durchgehende Öffnung 41, so daß sie das Ventil öffnet, wenn sie nach unten bewegt wird, und das Ventil schließt,
wenn sie nach oben bewegt wird. Wenn dieses Plattenventil geschlossen oder die Ventilplatte aufwärts bewegt wird,
werden Brocken des Festmaterials, die auf oder in der Nähe
des Randeβ der durchgehenden Öffnung 41 und der unteren
Ränder der Ventilsitze 37 liegen, zwischen den oberen Rändern
der Ventilsitze 37 und den unteren Rändern der durchgehenden Öffnung 41 angehoben und ausgestoßen, bevor das
Ventil endgiiltig geschlossen wird; Dementsprechend tritt
die Gefahr des Ergreifens von Brooken des Pestmaterials
beim Plattenventil gemäß der Erfindung nicht auf·
Wenn weiter der auf den Kolben 31 wirkende Öldruck verschwindet, treibt das Hochdruckwasser, welches durch
die Spalten zwischen der Ventilplatte und den Ventilsitzen durchdringt, die Ventilplatte nach oben und schließt- automatisch
das Ventil. Daher sind auch die Gefahren und Störungen infolge unerwarteter Öffnungen der Ventile beseitigt.
'Zusammenfassend ist festzustellen, daß erfindungsgemäfifdie
Vorrichtung zum hydraulischen Transport körnigen Materials folgende bemerkenswerte Vorteile bringt:
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BAD ORIGINAL
1 · I U O U / <J yJ
1. Kein festes Material bleibt in den Hauptförderrohren nach der Abgabeperiode zurück, und kein festes Material
entweicht in die Rücklaufwasserrohre während der
Periode der Einführung der Feststoff-Wasser-Mischung in
die Hauptförderrohre, wodurch die Plattenventile C-. bis C, und D1 bis D, stets in Klarwasser geschlossen werden
und der maximale Transportwirkungsgrad erzielt werdeh kann.
2. Da die Peststoff-Wasser-Iiischung mit einer so hohen
wahren Volumenkonzentration wie bis zu etwa 40$ verfügbar
ist, läßt sich der Transport des Peststoffes sehr wirtschaftlich durchführen.
3. Die Ventilplatte und der Ventilsitz sind weniger einer Abnutzung und Beschädigung ausgesetzt, und das Ventil
garantiert einen hohen Grad an Sicherheit, da es automatisch geschlossen wird, wenn der ö!hydraulische Druck,
der den "ventilbetätigenden Kolben beaufschlagt, aufgehört
hat.
4. Da die Ventilbetätigungsstange frei von Biegangsbeanspruchungen
ist, tritt eine Bruchgefahr bei ihr nicht auf. Weiterkann das Ventil mit einer geringen Kraft und unter
geringem Abrieb geöffnet werden, indem die Drucke, die auf beiden Seiten der Ventilplatte wirken, ausgeglichen
werden.
Selbstverständlich können gewisse Modifikationen der Vorrichtung vorgenommen mrerden, ohne den Gegenstand der Erfindung
zu verlassen.
"· 712
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Claims (9)
- - 25 - '
Patentansprüche1· Vorrichtung zum hydraulischen Transport körnigen Materials mit einer Mehrzahl paralleler Hauptförderrohre und mit diesen verbundener RücklaufWasserrohre, einem Mischtank zum Mischen des festen Materials mit Wasser, einer Fiederdruck-Mischungspumpe zur Einführung der Feststoff-Wasser-Mischung aus dem Mischtank in die Hauptförderrohre, einer Hochdruck-Klarwasserpumpe zum Abführen der Mischung aus den Hauptförderrohren in ein Transportrohr und in den Rohrleitungen vorgesehenen Ventilen, dadurch gekennzeichnet;-" daß die Durchschnitt sströmungsgeschwindigkeit der Mischung in den Hauptförderrohren (1 bis 3)» wenn sie durch die Niederdruck-Mischung spumpe (BP) eingeführt wird, niedriger als die Strömungsgeschwindigkeit des festen Materials am Auslaufende der Mischung in den Hauptförderrohren ist,'wenn sie durch das Klarwasser mittels der Hochdruck-Klarwasserpumpe (TP) ausgetrieben wird. j - 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsvolumen QL der durch die Niederdruckpumpe (BP) während einer Zyklusperiode geförderten Mischung, das Strömungsvolumen (Qrr) des durch die Hochdruckpumpe (TP) während einer Zyklusperiode geförderten klaren Wassers, die0 0 9 8 11/0719 BAD ORIGINAL1^56735Strömungsgeschwindigkeit V1 des festen Materials am Auslaufende der Mischung, wenn sie aus dem Hauptförderrohr (z.B. 1) abgelassen wird, und die Durchschnittsgeschwindigkeit V2 der Mischung, wenn sie aus dem Hauptförderrohrabgelassen wird, so festgelegt sind, daß die Bedingung QT V1erfüllt ist. · - ; ■ v;>y .....·
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klarwassertank (22) am Mischtank (13) angebracht ist, der V/asserstand im Klarwassertank niedriger als im Mischtank gehalten wird und ein zur Saugseite der ITiederdruck-Mischungspumpe (BP) führendes HilfsfÖrderrohr (15) so angeordnet ist, daß es strömungsmäßig mit den Böden des Mischtanks und des Klarwassertanks verbunden ist, wobei die Verbindung zwischen dem HilfsfÖrderrohr und dem Mischtank an dessen Öffnung (16) gesteuert ist.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnat, daß wenigstens einige der Ventile (A1 ... D^) Plattenventile sind, deren jedes eine durch eine Ventilbetätigungsstange (30) längs eines in einem Gehäuse (24) vorgesehenen Ventilsitzes (37) gleitend bewegte Ventilplatte (4ü) aufweist, die in dem Gehäuse neben ihrem mit der Ventilbetätigungsstange verbundenen Ende mit einer durchgehenden009811/0719BAD ORIGINALöffnung (41)'versehen ist, so daß das Ventil geschlossen ist, wenn die Ventilplatte von der Ventilbetätigungsstange gezogen oder automatisch durch eine aus.dem hydraulischen an ihren beiden Enden wirkenden Druok resultierende Kraft gegen die Stange gepreßt wird.
- 5· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Länge dea Hauptförderrohres (z.B. 1) im wesentlichen gleich der Entfernung festgesetzt ist, die das feste Material am führenden Ende der durch das Hauptforderrohr während einer Periode der Einführung der Mischung in dieses durchtretenden Mischung zurücklegt.
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein, in einem Hochdruck-Klarwasserrohr (4) von der Hochdruok-Klarwasserpumpe (TP) her angebrachtes Ventil (z.B. A. mit einer Einrichtung (38, e, f) zum Druckausgleich zu seinen beiden Seiten versehen ist.
- 7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die länge (L) des Hauptförderrohres (z.B. 1), die St-römungsgeschwindigkeit ("Vt1) des Festinaterials am führenden Ende der das Hauptförderrohr durchlaufenden Mischung, wenn sie in dieses eingeführt wird, und die Zeit ΐ, während der die in einem von der Abgabeseite der !Tiederdruck-Mischungspumpe (BP) zum Hauptförderrohr reichenden Rohr (6) und in dem Wasserrücklaufrohr (10) vorgesehenen Ventile (B^, D1)009811/0719 BAD ORIGINAL'geöffnet sind, so bestimmt sind, daß die Bedingung L=V, .T erfüllt ist.
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsforderrohr (15) ein geneigtes und strömungsmäßig mit dem Mischtank (13) über eine Öffnung (16) im Rohr verbundenes Rohr ist und das Maß des Öffnungsgrades durch ein gleitendes Absperrventil (18) gesteuert wird«
- 9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilplatte (40) mit der Ventilbetätigungsatange (30) derart verbunden ist, daß eine seitliche Relativbewegung zwischen ihnen ermöglicht wird.0098 11/0719 BAD ORIGINAL
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-
1968
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- 1968-03-01 DE DE1556735A patent/DE1556735B2/de active Granted
Also Published As
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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