DE2354369A1

DE2354369A1 - Verfahren und anordnung zur reglung eines schlammstromes, der gepumpt wird

Info

Publication number: DE2354369A1
Application number: DE19732354369
Authority: DE
Inventors: Vilho Jantunen
Original assignee: Outokumpu Oyj
Current assignee: Outokumpu Oyj
Priority date: 1972-11-06
Filing date: 1973-10-30
Publication date: 1974-05-16
Also published as: FI59154C; FI59154B; US3937591A; SE405504B; DE2354369C2

Description

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To!iion 471u?b/7Q \ ^J~

Outokumpu Qy, Outokumpu, Finnland

Verfahren und Anordnung zur Ee^lung eines der gepumpt wird

Die vorliegende Erfindung stützt sieh auf ein.Verfahren zur Reglung eines Schlammstroraes., der gepumpt wird und eines Senkventils zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die Iteglunß der Pumpen ist im allgemeinen entweder durch ^Änderung der Uwdrehungszfilil der Pumpe odex' mit Hilfe eines Ventils durch Ihdrosseln der Strömung der Puapendruckseite orfolgt. Im Falle eines SchlaiHmstromee verwendet Eau auch häufig eine Pumpe ohne ,jede lleglung. . ■

Die stufenlose Heglunfj der Puopenumdreliuiigszahl ist-zweifelsohne die "beste Art der Reglung, aber äusserst kostspielig. Die Regliing der Ströraungsmengen der Pumpe durch Abdrcsseln der Druckseite ist, was Schlaüirapumpen betrifft, so gut wie vmar.venibar aus verschiedenen Gründen. .

Keine auf dem Markt vorrätigen Keglerventile halten grosse Geschwindigkeiten von Schlamcströmen aus. Die Haltbarkeit des Schlauches eines häufig verwendeten Schlauchveni&ils kann nur J 4 Tage betragen. Ser Druck des Beh&lterwasser soll 0,5 kp/cm oberhalb des Druckes der Pußipendruckseite betragen. Die grossen Druckinipulse, die von dem auf der Druckseite angebrachten Reglerventil verursacht werden, verhindern die fortgesetzte Strömung des Behälterwassers- und der Schlamm ergiess^t sich durch den Behälter gegen den Lagerbalken und verursacht dadurch eine vorzeitige Abnutzung der Konstruktion und verkürzte Lebensdauer der Lager.

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Die wichtigsten Merkmale tfe& Verfahrens gemäss vorliegender Erfindung sind aus beigefügtem Patentanspruch ersichtlich.

Reglung der Pumpensaugseite wurde bisher nicht für möglich gehalten infolge von offenkundiger Kavitationsgefahr und anderen Strömungen ■beim Pumpen.

Ein erfindungsgeroässeß Verfahren kann verwirklicht· werden v/eil die Kavitation beim Pumpen des Schlamms nicht in demselben Mass wie bei reinem Wasser auftritt,auf Grund des Gehaltes an'festen Stoffen dieser Anordnung und möglicherweise auch deshalb weil der Schlaiaa immer gewissermassen bereits schaumig ist. Auch^die raachanische Abnutzung der Schlammpumpe ist bedeutender als die von der Kavitation verursachte Ätzung.

In folgenden wird die Erfindung genauer erläutert unter Bezugnahme auf die beigefügten-Skizzen, von denen i'igux 1 die Anwendungsart eines Verfahrens auf Grund der Erfindung darstellt und Figur 2 das Senkventil turn Abdrosseln der Druckseite zeigt. In den Figuren 3 und 4 sind andere Anwendungsformen des Senkventils dargestellt.

In Figur 1 stellt Teil 4 den Pumpenbrunnen dar, dessen Fläche vom Senkventil J durch Abdro'sseln der Saugöffnung von Pumpe 5 geregelt wird. Der Strömungsmesser 1 und der Dichtemesser 2 sind selrr empfindlich gegen Druckiiapuise, die sehr leicht bei AbdlDsselung der Druckseite entstehen.

Die eigentliche Ventilpartie des in Figur 2 dargestellten Senkventile wird von der Flanschdichtung 6, dem Aussenrohr 9 und dem Innerrohr 10 gebildet. Das Aussenrohr $ und das Innerrohr 10 sind im Verhältnis zueinander mit Hilfe des Arbeitszylinders 11 beweglich. Die Anordnung 12 ist der üLnsteller des Arbeitszylinder 11. Venn das Aussenrohr in seine obere Stellung hochgezogen worden ist, was in der Figur mit einer Punktstrichlinie angegeben wurde, ißt das Ventil ganz geöffnet. Hierbei strömt der Schlamm durch die Öffnungen 7 in das Tragrohr 8 und von dort in die Pumpe 5· Die Dichtungsflansche ist so hergestellt, dass das Ventil völlig geschlossen und dicht ist, wenn das untere Ende des Aussenrohres dagegen gedrückt wird.

Me Form, Grosse und Anzahl der Strömungsöffnungen 7 des Innerrohres werden nach den Ansprüchen auf -Qualität und Reglung der fliessenden Flüssigkeit bestimmt. Die ütrömungsöffnungen 7 werden im Verhältnis zueinander derart angebracht, dass die auf Grund von StrÖHungseinfluss und Saugen gebildeten strahlenförmigen Kräfte " einander aufheben oder mit anderen Vor ten soll das Aussenrohr .9 frei in seiner Gebrachsanordriung 11 hängend ■-

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In dem in Figur 2 darges+eiH ten Senkventil ißt das Irmerrohr IO am Tragrohr 8 befestigt und aas Aussenrohr 9 iß-* demnach "beweglich. In den VerwBndungsformen laut Figuren 3 und 4 hingegen ist daß Aussen rohr 9 am Tragrohr 8 befestigt und das Innerrohr ist beweglich. In diesem Fall sind die Strö^nungsÖffnungen 7 am Aussenrohr $..'_.

"Das Aussenrohr 9 und das Innerrohr 10 brauchen nicht unbedingt laut Figuren in Längenrieh-fcung beweglich sein sondern sie können auch im Verhält^», zueinander um die Längenachse drehbar sein. Hierbei sind die S tronöffmangen 7 sowohl am Aussenrohr § als ^m Innerrohr 10.. ' ' -

Das Senkventil wird an die Wand eines, Flüssigkeits- oder Schlainmraumes oder an eine am Boden befindliche Verbindung derart befestigt, dass die Yentilpartie entweder gänzlich oder Jedenfalls teilweise unterhalb der Flussigkeiteoberflache ist. Bas Tragrohr 8 muss so stark gebaut sein, dass es das Gewicht dee ganzen Ventils durchhält. - Die Gebräuchsanordnung 11,12 braucht nicht oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche zu sein aber zur Erleichterung»⁷ der Pflege ist dieses am. günstigsten.

Das Senkventil kann mit einer pneumatischen, hydraulischen, * elektrischen oder handbetätigten Gebrauchsanordnung verwendet werden.

Die Tätigkeit des Verfahrens getaäee Erfindung ist in zwei verschiedenen Versuchen geprüft worden. In einem Versuch versuchte man die Tätigkeit der Pumpen gemäes Verwendungeert in Figur 1 zu verfolgen, unter Verwendung eines Pumpenbrünnene als Oberflächenreglungsverfahren:

- Eückzug vom Druckrohr eutn Pumpenbrunnen.

- Abdrosseln dee Pumpensaiigröhres* Folgende Grossen wurden gemessen: .

- Effekt des Pumpenmotors

- Schlaram-Menge

-^ SchlaEHndichte , ■
. - Flächenspiegei des Brunnens -."·■-.

Die Schlämindichte betrug wahrend des.VerBUöhes ungefähr konstant 2,25 kg/dm . Zu Anfang des RücltzugsregleirverBuches schwankte die SchlanuiGdichte ein wenig Je nach der Rückziigsnengß,. glich eich aber später aus. 01-me Flächenreglüng ■ während des fraglichen Versuchs schwang die Schlammaichte ein wenig ira Takt der Puisp'enBchwingunß.

Aus ftera Effektmescer ging hervor _t dass die ällergleichmääßigste Kffek/läufrtalaie v;Shrcficl-deö AbärosselungsreglerVerßü-eiies .der-:SaUc- ^; . AÖ9820/0785

öffnung stattfand, liei Betätigung- ohne F.läehenregelung wechselte die. Schlamm-Menge ziemlich und dieses war auch aus dem von der Pumpe wahrgenoonenen Effekt ersichtlich.

In Bezug auf Ilächenregelung des Brunnens sind Abdrosßeln und Rückzug· der Saugpartie aus dem Druckrohr ungefähr gleichwertig. Die Fläche des Brunnens hat bei beiden Versxichen ca. 10 cm variiert.

Der Druck der Druckseite war in der Abdrosselungsreglung der Druckpartie bedeutend ruhiger als bei der Rückzugsreglunä¹. Auch die geringsten Veränderungen in Rückzugsventil waren stark aus dem Druck der Druckseite ersichtlich, wogegen eine Veränderung im Vantil der Saugseite keine grössere Wirkung auf den Druck der Druckseite ausübte. Ohne Flächenreglung war der Brunnen beinahe leer, die Strömung wechselte stark und der Druck der Druckseite variierte mit der Strömung 0-1 kp/cm .

Die erforderliche Pumpenenergie/Sehlanm-Menge betrug:

- bei der Äückzugsreglung O₉216 kWh/ia

- bei der Abdrosselungsreglung der Saugpartie 0,174 "

- ohne Flächenreglung 0,186 "

Die Rückzugsreglung verbraucht nach erhaltenen Ergebnissen Energie ca. 2j/o mehr als das Abdro3Beln der Saugpartie«, Ein so kleiner Unterschied rührt daher, das3 die Pumpe während des Versuches in der Nähe der Kaxinumerzeugung betätigt war, wobei die erforderliche Rückzugsströmung gering war. Beim Vergleich von Abdrosselungsreglung und Pumpen ohne Flächenreglung ist die Äbdrosselungsreglung um 6,5/o vorteilhafter.

Während des anderen Versuches wurde die Tätigkeit der zweiten Puape beobachtet wobei der Putnpenbrunnen für Flächenreglung verwendet wurde:

- Äbdrosseiung der Saugöffnung

- Abdrosselung des Druckrohres

- ohne Flächenregelung des Brunnens.

Während dieses Versuches wurden dieselben Grossen wie im vorhergehenden gemessen.

Als Heglungsventil der Druckseite war ein Schlauchventil von 6" in Tätigkeit und ein Senkventil als Ventil auf der Gaugseite.

Välirend des Versuches variierte die in den Pumpenbrunnen fliessende Menge beträchtlich. Die Effektaufnahne schv;anict auch je nach der Schlainm-Kenge. Die Saugreglung beruhigte gewissernassen die Situation, denn die Schwankungen des Strömungse.ffektes luid der Schlfjundichte woi-f-n während der Saugrohrregelung an geringsten.

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SACrORKSmAL

30	,4 kV	J
5	,028	kg/dm⁵
0	,114
0	m⁵
90	kW"
11	,053 ,129"	kg/drr/ 7
0 0	m⁵
130	• 7 kV
12	,053 ,113	kg/dm⁵
0, ο,

Maii erliielt fol&encie Resultate;

Saugöf f nungsreglitng·

Schwankung der Strömung im Durchschnitt Schwankung des Effektes im Durchsclinitt Schwankung der Schlammdichte iia Durchschnitt Energieverbrauch/Schlamn-tienge

Druckrohrreglung

Schwankung· der Strömung im Durchschnitt Schwankung des Effekts im Durchschnitt ' Schwankung der Schlammdichto im Durchschnitt Energieverbraucli/SchlaDim-Menge

Olme Flächenreglung

Schwankung der Strömung im Durchsclinitt Schwankung des Effektes im Durchschnitt Schwankung der Schlammdichte ira Durchschnitt Energieverbräuch/Schlamci-I-ienge"

Die Schwankung der Höhe des Brunnenspiegels war während der Saugreglung ca. 7 cm* Bei der Druckrohrreglung war die Schwankung des Flächenspiegels etwas grosser, da der Brunnen sich mit Gewalt entleeren wollte. Eine kleinere Schwankung während des Saugreglungsversuches rührt daher, dass die Tätigkeit des Senkventils sehr geschwind ist_ä weil der Bau des Yentils den Gebrauch eines Zylinders mit kleinem Durchschnitt gestattet. Im Schlauchventil ist ein Zylinder mit 0 150 mm und seine Tätigkeit ist .sehr langsam. Iia.grossen und ganzen rührt die schlechtere Tätigkeit der Druckreglung von der langsamen Tätigkeit des Druckventils her* da die. Schwankungen des Schlananspiegels des Puiapenbrunnena schnell sind. Die Tätigkeit des Eeglerventils müsste auch sehr schnell'sein, damit es die Veränderungen richtigstellen kann. Der Brunnenspiegel verblieb ca. 1 Meter oberhalb der Saugöffnung der Pumpe als das Saugventil zu ca. 20 fi geöffnet war. Das Druckventil dagegen musste beinahe geschlossen sein Jbgyor der Spiegel im Brunnen zu steigen begann. Der Flansch-Schlauch unterzieht sich hierbei einer sehr grossen Belastung. ^

Der Energieverbrauch pro Schlaiom-Kenge war an geringsten ohne Spiegelreglung. Am grössten war er bei Druckrohr-Reglung. Die Resultate sind nicht absolut exakt, aber sie taugen zum Vergleich da die Mess-Verhältnisse in jedem Versuch dieselben waxen und die Messfehler auch," wie anzunehmen ist, scheinbar konstant blieben. So kann man als ziemlich zuverlässig das Ergebnis betrachten demzufolge ₄die Spiegelflächenreglune durch Abdrosseln des Druckrollrer ca.' 27jfo mehr Energie pro Schläffm-Menge

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- 6 8AD ORIGINAL

verbraucht als dcU; Abaxoar.e^a\\ec Saugpartie.

Venn nan aucserdera für Abctrosselunfi der 8augöffniiri£ fin noexialgeb Ventil verwendet, wo die von der Screwing verursachten 2>rueke im Gleichgewicht sind, kann nan einen Zylinder ic it kleinem Inju'ehnesaer verwenden und die Reglung wird schnell und pivizise.

Ein Iteglungsverfaliren geimies vorliegender Erfindung" ist versuch εν/ei se .in unserer Anreicherungsanlage verwendet worden, v/o d*r Gehalt an festen Stoffen des Schlanaas zwischen 5-70/j liegt indem TO'/j auf die Pumpe nach '!fehlen und 5/« auf den auf dac Äbfallgebiet zu pumpenden Schlascu fällt.

Hierbei hat man auch festgestellt,, dass die Haltbarkeit tier Piunpenteile grosser geworden ist. Zua Beispiel stieg dio Haltbarkeit ä.ca i.aiü"radfcs einer Pumpe auf 5^0-11/|0 h trotz erhöhter Xavitatior-sgefahr.

Claims

Patentansprüche

jf 1· ) Verfahren zur Reglung von gepumpten SchlaEnström, g.e k e η η zeichnet dadurch, dass die Saugpartie der Pumpe ab£.-edrossel1 wird.

2.. Verfahren geraäss Patentanspruch !,gekennzeichnet

dadurch, dass der Gehalt an festen Stoffen des gepunpten Schlaimustrones zwisclien 5 - 70 ^l/° celialten wird.

3· , Senkventil, gemäss Verfiihren des Patentanspruches 1, gekennzeichnet dadurch, dass ein inneres·Organ (1O) darin enthalten ist, dessen äusseres Organ (9) derart um das erstere herun angebracht ist, dass das innere Organ (10) und daß äussere Organ (^) in Verhältnis zueinander be\.^reglich eind, dass entweder in inneren Organ (lO) oder im äusseren Organ (9) oder in beiden Öffnungen (7) derart ange-• bracht sind, dass bei der einen äussersten Position des inneren Orrans (1O) und des äusseren Organs (9) die öffnungen (7) vollständig geöffnet sind und bei der anderen äussersten Position die Öffnungen gänzlich geschlossen sind, und dass entweder an inneren Organ (1O) oder ain äüsseren Organ (9) der zur Saugseite führende Kanal (8) der Pumpe (5) derart fest angebracht ist, dass bei geöffneten Öffnungen (7) Flüssigkeit aus der Umgebung durch die Öffnungen (7) in. den'Kanal (θ) und weiter in die Pumpe (S¹) strömt,

4· Senkventil geraäss Patentanspruch J, gekennzeichnet

dadurch, dass das innere Organ (1O) und das äussere Organ (9) im Verhältnis zueinander in L^:ingsrichtung beweglich sind. 5· Senkventil gemäss Patentanspruch 3>ge kannzeich net

dadurch, das das äussere Organ (1O) und das innere Organ (5') in Verhältnis zueinander um ihie Langrsachse drehbar sind.

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6. lenkventil gerr.ass Patentansprüchen -3 ~ 4j g e k e^r η η ζ e i c h-

net dadurch, dass iigeadein Rand entweder des äusscren Organs (S) oder-des innex-en Organo (1O) bei gerrhlossener Position des Ventils gegen die Flanschverdichtung (6) des Hohrcs (8) drückt.
7· Senkventil geisäss Patentansprüchen 3-6 _s g .e 1: e η η ζ e i c h η

d a d u r c h,-dass.es von liohr (Q) eetrugen wird.

0. Senkventil £;emäss Pctentajiöprüclien 3~7j gekennzeichnet dadurch, dass die Öfi'mm£.Gn (?) iiQ Verii.ältnis zueinander derart angebracht sind, dass die von der \iirkung der übrönung gebildete Kräfte einander axiflieben. ·

9. Genkventil geroäss PatentanGprüchen 5 - Os gekennzci c h" net dadurch, dass eine Anordnung (11) zvecks lirzeiigung einer Bewegung zwischen ausseren"Organ (9) und innerem Organ (1O) vorhanden
igt.

10. Senkventil gemäss Patentanspruch 8, gekennzeichnet d a d u r c hp dass die Anordnung (11) pneumatisch, hydraulisch, elektrisch oder handbedient sein kann.

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