DE1806897A1

DE1806897A1 - Dosierapparat

Info

Publication number: DE1806897A1
Application number: DE19681806897
Authority: DE
Inventors: Cichowski Dr-Ing Edward; Gruszka Dipl-Ing Jan; Nowak Dipl-Ing Karol
Original assignee: ZAKLADY K MECHANIZACYJN PRZEMY
Current assignee: ZAKLADY K MECHANIZACYJN PRZEMY
Priority date: 1967-11-04
Filing date: 1968-11-04
Publication date: 1969-06-19
Also published as: DE1806897C3; DE1806897B2; GB1207746A; FR1590546A

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF

PATENTANWÄLTE 180689/

β MÜNCHEN 2. HILBLESTRASSE 2O

Dr. Berg Dipl.-Ing. Stapf, 8 MOnchen 2, Hilblesfra8a 20

Ihr Zeichen Unser Zeichen Vi/jiy 1 7 838 Datum 4. 11. 1968.

Anwaltsakte 17 838

Zäklady Konstrukcyjno-Mechaniczne
Przemysiu Weglowego
Grliwice, Polen

"Dosierapparat"

Gegenstand der Erfindung ist ein Dosierapparat, der die dosierte Zufügung von geringen Mengen einer Flüssigkeit zu einer zweiten unter Druck fließenden Flüssigkeit ermöglicht, wobei ein konstantes Durohflußmengenverhältnis beider Flüssigkeiten in einem gewissen Inderungsbereich der Durohflußmenge eingehalten wird.

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S (0811) *S U 20 81 Uligramm», PATRNTEULE MOndtM Bank· Bay.rlidi» V«r»lnibank MOnch.n 453 100 rOittdiKfci MOnchtn «53 43

An einigen Stellen von Steinkohlenbergwerken, unter anderem an Stellen, wo Schrämlademaschinen zum Einsatz gelangen oder auch Umschlagarbeiten erfolgen, übersteigt die Luftverstaubung die aus Gesundheits- und Sicherheitsgründen festgesetzte Grenze. Um die Verstaubung unter die zulässige Grenze zu senken, werden Berieselungen angewandt, d.h. es h wird Wasser unter Druck aus Düsen zerstäubt. Der durch die Zerstäubung hervorgerufene Nebel befeuchtet den in der Luft schwebenden Staub und läßt diesen sich absetzen. Die Zugabe einer geringen Menge von Keryl-Benzylnatronsulfonat als Netzmittel zum Berieselungswasser setzt die Wasseroberflächenspannung auf etwa die Hälfte herab, wodurch die Fähigkeit des Wassers, die Staubpartikel anzufeuchten, erhöht wird. Das Mengenverhältnis des Netzmittels zum Berieselungswasser darf aus Gesundheitsgründen 0*15$ nicht überschreiten,

Untersuchungen über die Fähigkeit des Keryl-Benzylnatronsulfonat s zur Herabsetzung der Wasseroberflächenspannung führten zur Erkenntnis, daß ein Massenverhältnis dieses Netzmittels von 0,1$ bis 0,15$ die Wasseroberflächenspannung um etwa 50$ herabsetzt, und daß eine weitere Erhöhung dee Anteile an Netzmittel nur eine geringfügige Steigerung der Oberflächenspannung mit sich bringt. Aue diesem Grund ist ein Doeierapparat zur dosierten Zugabe des Netzmittele zum Berieeelungawaeser unentbehrlich, welcher es ermöglicht;

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ein konstantes Durohfluß-Massenverhältnis beider Flüssigkeiten bei einem gewissen Änderungsbereich der Durehflußmenge des Berieselungswassers zu erhalten.

Es ist bereits bekannt, die Dosierung der Zugabe einer Flüssigkeit zu einer zweiten mit Hilfe einer Strahlpumpe vorzunehmen. Beim Einsatz einer Strahlpumpe als Dosiereinrichtung ist jedoch das Durchfluß-Massenverhältnis der angesaugten Flüssigkeit, d.h.« des Netzmittels zu der Beschickungsflüssigkeit - Ejektionsverhältnis genannt - veränderlich und vom Druck im Saugraum, d.h. dem Raum rings um den Speisestrom in der Nähe des Auslaufes aus der Speisedüse, abhängig. Die Strahlpumpe selbst erlaubt das. erforderliche Ejektionsverhältnis nur an einer Arbeitsstelle einzuhalten. Eine Änderung der Durehflußmenge des Speisewasser oder auch eine Druckänderung im Saugraum bewirken jedoch eine Änderung des Ejektionsverhältnisses, was bei der Dosierung des Netzmittels in Bergwerks-Berieselungseinriohtungen unzulässig ist. Bekannt sind auch mit Blende ausgerüstete Dosierapparate, um eine örtliche Drucksenkung bei einer unter Druck fließenden Flüssigkeit zu schaffen, welcher geringe Mengen einer anderen Flüssigkeit zugeführt werden. Der Raum hinter der Blende ist über die Dosierdüse mit dem Inneren eines elastischen Behälters verbunden, in welchem sich die angesaugte Flüssigkeit befindet. Von außen drückt auf

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den Behälter die Flüssigkeit, welche aus der unmittelbar vor der Blende angeschlossenen Leitung zugeführt wird. Durch den hervorgerufenen Druckunterschied wird die Flüssigkeit aus dem Behälter über die Düse in den Raum hinter der Blende gedrückt.

™ Die beschriebenen Dosierapparate weisen Mängel auf, welche sie für den Einsatz bei Bergwerksbedingungen ausschließen. Der elastische Flüssigkeitsbehälter, der gleichzeitig eine Membran darstellt) welche die Flüssigkeiten voneinander trennt, bildet einen geschlossenen Sack, in welchem sich das. geförderte Netzmittel befindet.

Außer der Kostensteigerung, die mit den angeführten Behäl- ■ *■ tern verbunden 1st, ist der Transport von Behältern dieser k Art aus Gründen einer leichten mechanischen Beschädigung mit großen Schwierigkeiten verbunden· Die Anwendung einer ' Blende zur Erzeugung einer örtlichen Drucksenkung der unter Druok fließenden Flüssigkeit in der erwähnten Einrichtung ist unwirtschaftlich, weil dadurch bedeutende Druckverluste auftreten.

Eine wirksame Zerstäubung bedingt die Einhaltung eines entsprechend hohen Wasserduroks vor den BerieselungedUsen. Sogar der Einbau einer Venturidüse anstelle der Blende, wie

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dies in anderen bekannten Dosierapparaten der Fall ist, bewirkt gleichfalls bei anwachsendem Eg"ektioneverhältnia erhebliche Druckverluste, was aufgrund von Untersuchungen festgestellt werden konnte.

Die Erfindung ist darauf gerichtet, die Wirtschaftlichkeit von Dosierapparaten durch die Ermittlung optimaler Konstruktionsparameter für die Strahlpumpe sowie durch Beseitigung der Mängel bei den bekannten Dosierapparaten zu erhöhen.

Der Einsatz einer optimal ausgebildeten Strahlpumpe im Dosierapparat zum Hervorrufen einer örtlichen Drucksenkung und einer nachfolgenden maximalen Zurückgewinnung des Drucks beider Flüssigkeiten - der Einsaug- sowie Speiseflüseigkeit läßt nur miniaale Druckverluste dieser Flüssigkeit, welcher die zweite Flüssigkeit zugeführt wird, auftreten. In der Speisedüse der Strahlpumpe erfolgt die Drucksenkung der Speiseflüssigkeit, welche für das Einsaugen der zweiten Flüssigkeit erforderlich ist. In der Mischkammer und im Diffusor tritt als Folgeerscheinung eine Druckerhöhung beider Flüssigkeiten auf. Die optimale Wahl der Konstruktionsparameter, die auf dem Verhältnis des Durchmessers der Speiseeise zum Durchmesser der Mischkammer in Abhängigkeit *vom Ejektionsverhältnis beruht, erlaubt es, in der Mischkammer

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und im Diffusor einen maximal möglichen Druekzuwaehs und somit auch minimalste Drucksenkungen des Speisewassers im Dosierapparat zu erhalten·

Im Dosierapparat nach Erfindung wird das Netzmittel in' einem vertikalen Metallbehälter untergebracht, dessen Innenrauii W in zwei feile mit identischer Innengestalt in einem oberen und einen unteren Teil durch eine offene,- sackartige Membran unterteilt ist· Die beiden-Behälterteile sind as Flanschen miteinander verbunden, und zwischen den Flanschen ist di® Hembranabdiehtung, die eine kreisförmige Packung bildet ₀ eingebaut.. - -

Am Oberteil des· Behälter® ist ti© Strahlpump® angeordnet₉ der*en Saugraum. - cUi_e der Baum rings um fiea Auslauf aus der Speisedüse - über die Dosierdüee mit. dem Behälterraum über der Membran, ia welchem sieh dae. .Hetzmittel befindet, in Verbindung steht» In der Speisedüse der-Strahlpumpe erfolgt eine Drucksenkung.'ie a Speisewasser»-Der Auslauf des letaä mittel« über die Dosierdüae wird durch d'en !Druckabfall ia der Speisedüse der Strahlpumpe infolge der Rohrverbindung ■ des unteren Behältersteils $ d®i· des Raumes unter der Membran, mit dem unmittelbar.au die Speieedüee anschlieBen— den Baum in der Strahlpumpe hervorgerufen® Das Ejektion@~ Terhältnis in dem Dosierapparat ist konstant und unabhängig

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Ton. der Durchflußmenge des Berieselungswassers, weil die Änderungen der Durchflußmengen der Speiseflüssigkeit, welche die Änderungen der Drucksenkung in der Speieedüse bewirken. Ton gleichen Änderungen der Drucksenkung in der Dösierdüee begleitet werden und eine entsprechende Änderung der Durchflußmenge der angesaugten Flüssigkeit zur Folge haben.

Bis. den Druck, welcher in der Bpeieedüse abgesenkt wurde, maximal zurückzuerhalten, ist ein einschlägiges Verhältnis dies Speisedüsendurchmessere d zum Durchmesser der Mischkammer djg^ in Abhängigkeit vom Ejektioneverhältnie, d.i. das Hassenverhältnis der Durchf lußmenge des Berieselungswassers Qg und des Speisewassers Q«»*u ermitteln. _Λ

Burch Untersuchungen wurde die funktioneHe Abhängigkeit des quadratischen Verhältnisses dieser Durchmesser vom Ejektionsverhältnis im Bereich der Ejektionverhältnis

0 <-^5§ <0,1

τ ^{+ (O}'^{75 +}

bestimmt, wobei die oberen Werte der Zahlenfaktoren einer

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Wirkleistung dee Diffusore von Λ ο = 0,91 die unteren einer Wirkleistung von ft Q = 0,7 entsprechen.

Nach der Anfüllung des Behälters mit Netzmittel über die im Oberteil des Behälters angeordnete Öffnung nimmt die Membran die untere Extremlage ein, wobei ihre Gestalt derart gewählt wurde, daß sie in den Extremlagen genau an der Behälterwand anliegt. Unter dem Einfluß des unter der Membran zugeführten Wassers, dessen Druck dem der Speise-Strahlpumpe entspricht, wird mit zunehmender Abnahme des durch die Strahlpumpe abgesaugten Netzmittels die Membran nach oben verlagert. Nach. Erschöpfung des Vorrats nimmt die Membran die obere Extremlage ein, wobei sie direkt an dem Oberteil des Behälters anliegt·

Untersuchungen ergaben, daß eine nach der Erfindung gebaute Strahlpumpe geringere Druckverluste des BerJaselungswassers auftreten läßt als dies bei der Verwendung einer Blende oder Venturidüse im Dosierapparat der Fall 1st. Aufgrund der geringeren Druckverluste des Speisewassers wird der Zerstäubungsgrad in den Berieeelungsdüsen verbessert, was einen erhöhten Wirkungsgrad der Berieselungsvorrichtung zur Folge hat. Die Konstruktion selbst beseitigt alle mit den bekannten Einrichtungen verbundenen Mängel, weil die Beförderung des Netzmittelvorrate in Behältertypen aller Art, z.B. in Fässern, vorgenommen werden kann, und die Beschickung des 909825/1105

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mn ρ ι

Apparats mit Netzmittel keine Demontage der Einrichtung erfordert. Die Einrichtung ist in einem gewiesen Änderungebereich der Durchflußmenge von Berieeelungewaeeer selbstregelnd , weil das Ansteigen der Durchflußmenge von Berieselungswasser jedesmal von einem proportionalen Ansteigen der Durchflußmenge von Netzmittel "begleitet wird·

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Dosierapparat gemäß Erfindung im Axialschnitt.

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Konstruktion der Strahlpumpe.

Der in Fig. 1 dargestellte Dosierapparat für die Dosierung von Netzmittel zum Wasser besteht aus dem Behälter 1» dessen Inneres durch eine Sackmembran 2 unterteilt ist, sowie aus einer optimal in Bezug auf ein gegebenes Ejektionsverhältnis ausgelegten Strahlpumpe. Die Strahlpumpe besteht aus der Speisedüse 3» der Mischkammer 4 sowie dem Diffusor 5· Die Speiseleitung 6 ist über das Rohr 7 mit dem unteren Behälter· teil 1, der Saugraum der Strahlpumpe, d.h. der Anfang der Mischkammer 4 in der Nähe des Auslaufs der Speisedüse 3» über die Dosierdüse θ mit dem oberen Teil des Behälters 1

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verbunden· Der Behälter 1 ist in seiner halben Höhe in zwei mittels Flanschen verbundene Teile aufgeteilt· Zwischen den Flanschen 9 ist in einer Rille der Rand 10 der Membran befestigt, der gleichzeitig eine ringartige Packung oder Dichtung bildet. Die Membran 2 besitzt eine solche Gestalt, daß sie in ihren Extremlagen genau an den Innenflächen des Behälters 1 anliegt. Die Anfüllung des Behälters 1 mit Netzmittel erfolgt bei geöffnetem Entlüftungs- und Entwässerungsventil 12 über die öffnung 11. Nach dem Anfüllen des Behälters 1 legt sich die Membran 2 eng an die Wand des Behälterunterteils an. Das unter Druck über die Leitung 6 zur Speisedüse der Strahlpumpe fließende Wasser speist mittels der Leitung 7 den Raum unter der Membran 2. Infolgedessen herrscht im Behälter ein gleicher Druck wie in der Leitung 6 vor der Speisedüse 3.

In der Speisedüse erfolgt eine Drucksenkung, die das Netz-Mittel aus dem Behälter 1 zum Saugraum der Strahlpumpe aufgrund des entstandenen Druckunterschiedes vor und hinter der Doaierdüse θ ausfließen läßt. In der Mischkammer 4 und im Diffusor 5 erfolgt eine Drucksteigerung des Wassers mit Netzmittelanteil, welches anschließend über die Leitung 13 zu den Zerstäubungsdüsen fließt.

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Der Dosierapparat arbeitet so lange, bis die Membran 2 die obere Extremlage einnimmt. Dann ist der Sehälter von neuem mit Netzmittel anzufüllen·

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform der Strahlpumpe dargestellt, in welcher der Saugraum 14 ein besonderes Element bildet, und in welches die Doeierdüsen das Hetzmittel dosiert.

Patentansprüche·*

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Claims

- 12 Patentansprüche

1· Dosierapparat zur dosierten Zugabe einer Flüssigkeit in eine zweite Flüssigkeit unter Einhaltung eines konstanten Durohfluß-Masseverhältnisses mit einer Strahlpumpe und einem Behälter, dessen Innenraum durch eine Membran aufgeteilt ist, wobei die entstandenen Kammern mit der Speiseleitung und über die Dosierdüse mit dem Saigraum verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (4) der Strahlpumpe eine zylinderförmige Gestalt besitzt, wobei das quadratische Verhältnis der Speisedüsendurchmesser (3) und der Mischkammer (4) als Funktion des Durchfluß-Massenverhältnisses der angesaugten und speisenden Flüssigkeit folgende Abhängigkeit besitzt«

0,28) ·£ + (0,75 + 0,95) ζ

2· Dosierapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) in seiner Hälfte in zwei Teile aufgeteilt ist.

3· Sosierapparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbildung der äußeren Membran (2) der Innengestalt eines beliebigen Behälterteils so entspricht.

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daß die Membran in ihren Extremlagen genau an den Wänden des Behälters (1) anliegt.

4. Dosierapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 3 t dadurch gekennzeichnet, daß der Hand (10) der Membran (2) eine Packung oder Dichtung von ringartigem Querschnitt bildet.

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