DE1556735A1 - Vorrichtung zum hydraulischen Transport koernigen Materials - Google Patents

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 ™

BAD ORIGINAi,:

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

BAD ORiGINAt

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*

0 0 9 811/0719

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

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 0_t8_a 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

BAD ORfQlNAL

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

Q_L das Strömungsvolumen der durch die Niederdruok-Mischungspumpe BP während einer Zyklusperiode geförderten

6
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;

L die Länge des Hauptförderrohres;

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 V_p erhält man ^o^T^ ( ) »^I> kann im Vergleich zu L sehr

1
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

BAD ORlGlHAl.

Durchschnittsströmungsgeschwindigkeit V-j- der Mischung, wenn sie in das Hauptförderrohr eingebracht wird, oder die Entfernung, die von der Mischung des Volumens Q_T überstrichen wird, größer als die Länge L des Hauptförderrohres ist, dieses Entweichen der Mischung durch das Plattenventil D auf. Dementsprechend muß eine Ungleichung L>V_L ·Τ oder

^Vl (2)

erfüllt sein. Zur Vereinfachung der lechnung kann, wenn die Zeiten T und T' als gleich angenommen werden, die Un gleichung^J-(3) durch die Ungleichung (2) ersetzt werden, " wodurch eine Ungleichung

V₂> Ig. V₁ (4)
^V1

erhalten wird. Wenn die Querschnittsfläche des Hauptförderrohres mit A bezeichnet wird, gelten die Gleichungen V₀ » TH und V_T « %i . Durch Einsetzen dieser Gleichun-

² -Ή - . ^L AT
gen in die Ungleichung (4) ergibt sich

~ - si

Q„> ^V2 . Q_T 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-

0098 1 1/0719

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.

Q_H \ 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

BAD ORIGINAL

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

009811/0719 BADORIGfNAt

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-

009811/0719

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.

009811/0719

- 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-

009811/0719

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-

009811/0719

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.

00981 1 /0719

BAD ORIGINAL

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

009811/0719

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"

Z 0Ü9S11/0719

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:

009811/0719 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

0 0 9 8 11/0719 BAD ORiGfNAL

Claims (9)

1. - 25 - '
   Patentansprüche

   1· 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. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsvolumen Q_L der durch die Niederdruckpumpe (BP) während einer Zyklusperiode geförderten Mischung, das Strömungsvolumen (Qrr) des durch die Hochdruckpumpe (TP) während einer Zyklusperiode geförderten klaren Wassers, die

   0 0 9 8 11/0719 BAD ORIGINAL

   1^56735

   Strömungsgeschwindigkeit 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 Hauptförderrohr

   abgelassen wird, so festgelegt sind, daß die Bedingung Q_T V₁

   erfüllt ist. · - ; ■ v;>y .....·
3. 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. 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 durchgehenden

   009811/0719

   BAD ORIGINAL

   öffnung (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. 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. 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. 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. 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. 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