DE2409401B2 - Hydraulische foerderanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine waagerechte hydraulische brderanlage mit den Gattungsmerkmalen des Hauptispruches.

Zum Reinigen von Förderrohrsystemen werden iufig sogenannte Molchungen vorgenommen, bei ;nen ein einstückiger oder mehrgliedriger Molch jrch die Bewegungsenergie der Strömungsmittel in en Leitungsrohren bewegt wird. Die Reinigungswirung erfolgt durch Anpassung der Molchgröße an den inenauerschnitt der Leitungsrohre, wobei der Molch mit Dichtungsorganen, wie Manschetten od. dgl., versehen sein kann.

Ferner ist es auch bereits bekannt, Molche zur Chargentrennung einzusetzen, wenn verschiedene Strömungsmedien nacheinander durch das gleiche Rohrsystem gefördert werden. Die Molche verhindern dabei längere, durch unterschiedliche Fließeigenschaften verursachte Mischzonen der Medien. Erhebliche Schwierigkeiten ergeben sich bei derartigen Molchungen dadurch, daß die Bewegung des Molches nicht genau bestimmt werden kann und daß die Molche ungebremst und mit hoher Bewegungsenergie gegen die in der Regel in Schleusen angebrachten Fangvorrichtungen schlagen. Insbesondere bei wechselnden Förderrichtungen der strömenden Medien und demzufolge in einem Leitungsrohr hin- und herfahrendem Molch kann das häufige Anschlagen des Molches an den Fangvorrichtungen zu Beschädigungen oder Zerstörungen führen. Weitere Schwierigkeiten ergeben sich durch Ablagerungen des einen Strömungsmediums, z. B. Schlamm, an den mechanisch empfindlichen Teilen, z. B. der Fangvorrichtung, die zu Verstopfungen führen können und den Verschleiß vergrößern.

Aufgabe der Erfindung ist eine verbesserte Chargentrennung bei gleichzeitiger Vermeidung von durch den Schlamm oder die Molche hervorgerufenen Beschädigungen einer Förderanlage der eingangs genannten Art.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst. Die Unteransprüche umfassen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, insbesondere hinsichtlich der konstruktiven Ausbildung und verbesserten Wirkung der Fangvorrichtung.

im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt

fig. 1 eine aus mehreren Einspeiserohren gebildete Förderanlage mit Hilfsaggregaten in schematischer Darstellung,

F i g. 2a und 2b Strömungsprofile im Trennbereich Druckflüssigkeit-Schlamm,

Fig.3 einen Schnitt aus der Förderanlage nach Fig. 1 mit einer ersten Ausführung der erfindungsgemäßen Fangvorrichtung,

Fig.4 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach F i g. 3 längs der Schnittlinie IV-IV,

Fig. 5 eine erfindungsgemäße Ausführung mil Einspeisung von Hochdruckflüssigkeit im Längsschnitt

F i g. 6 eine andere erfindungsgemäße Ausführung mit einer elektromagnetischen Fangvorrichtung für der Molch im Längsschnitt,

F i g. 7 eine der Ausführung nach F i g. 6 entspre chende elektromagnetische Fangvorrichtung mit einen Anschluß für Hochdruckflüssigkeit im Längsschnitt,

Fig. 8 eine in einem gesonderten Trennrohi federbelastet angeordnete Fangvorrichtung gemäß de¹ Erfindung im Längsschnitt,

F i g. 9 bis 11 Querschnitte der Fangvorrichtung naci F i g. 8,

F i g. 12a bis 12b Schlamm-Strömungsprofile.

F i g. 13,14 verschiedene Molchausführungen.

Die in Fig. 1 dargestellte Förderanlage weis mehrere parallele Einspeiserohre la bis Ic auf, an derei Enden Ventile 2a bis 2c, 3a bis 3c vorgesehen sind. Di Einlaufstutzen der Ventile 2a, 2c sind über ein Rohrleitung 4 an eine Pumpe 7 zum Einspeisen eine Treibflüssigkeit 6 angeschlossen. Die Ablaufstutzen de Ventile 3a bis 3c sind mit einem Förderrohr

verbunden. Eine Schlammpumpe 13 fördert Schlamm über eine Leitung lOjund Schlammventile 9a bis 9c aus einem Tank 11 in die tinspeiserohre la bis ic Über eine Rücklaufleitung 15 mit Ventilen 14a bis 14c kann die Treibflüssigkeit aus den Einspeiserohr-T zu einem Tank 5 zurückgeführt werden.

Zum Eindrücken von Schlamm in die Förderleitung 8 werden zuerst die Ventile 2a bis 2c und 3a bi„ 3c geschlossen und danach die Ventile 14a bis 14c und 9a bis 9c geöffnet, woraufhin die Schlammpumpe 13 Schlamm 12 aus dem Tank 11 in die Einspeiserohre la bis Ic pumpt. Dabei wird die in den Einspeiserohren befindliche Treibflüssigkeit über die Rücklaufleitung 15 in den Tank 5 zurückgedrückt. Sind die Rohre la bis Ic mit Schlamm gefüllt, werden die Ventile 14a bis 14c und 9a bis 9c geschlossen und danach die Ventile 2a bis 2c und 3a bis 3c geöffnet. Die einströmende Treibflüssigkeii edriickt den Schlamm 12 in die Förderrohrleitung 8. Dieser Arbeitszyklus wiederholt sich, sobald der gesamte Schlamm aus den Einspeiserohren in die Förderrohrleitung 8 gedruckt ist, wobei dieser Zyklus für jedes der Einspeiserohre la bis Ic zeitlich versetzt abläuft, so daß die Pumpen 7 und 13 ständig umlaufen und eine ununterbrochene Schlammförderung stattfindet.

Beim Abfördern des Schlammes aus den Einspeiserohren la bis lcdurch die Treibflüssigkeit bildet sich ein in F i g. 2a dargestelltes Strömungsprofil aus. Das beim Einlaufen des Schlammes in die Einspeiserohre entstehende Strömungsprofil ist in Fig. 2b dargestellt. Durch den ständigen Richtungswechsel wird die Grenzschicht zwischen dem Schlamm und der Treibflüssigkeit unbestimmt und es bildet sich eine größere Mischzone aus. Verunreinigungen der Treibflüssigkeit, die ein Sinken der Förderleistung und einen erhöhten Verschleiß hervorrufen, lassen sich ohne Molchung nicht vermeiden.

Bei der Ausführung nach den F i g. 3 und 4 ist an einem Ende eines Einspeiserohres la ein Schlammventil 3a und an dessen Auslaßstutzen ein Förderrohr 8 angeschlossen. In das Einspeiserohr la mündet eine Schlammleitung 9a, die an eine nicht dargestellte Schlammpumpe zum Einspeisen von Schlamm in das Rohr la angeschlossen ist, sowie eine nicht dargestellte Treibflüssigkeits-Leitung mit einem Flüssigkeits-Ventil 2a. Im Einspeiserohr la befindet sich ein Molch 16 im Grenzbereich zwischen der Treibflüssigkeit 6 und dem Schlamm 12. An jedem Ende des Einspeiserohres la ist je ein Detektor 17 vorgesehen, der die Annäherung des Molches erfaßt. Wenn der Molch 16 in den Ansprechbereich eines der Detektoren 17 gelangt, werden die Ventile 2a und 3a an den beiden Rohrenden für eine vorgegebene Zeitdauer halb und nach Ablauf dieser Zeitspanne ganz geschlossen. An der Innenwand des Einspeiserohres la ist im Bereich zwischen dem Detektor 17 und dem Schlammventil 3a eine Fangvorrichtung 18 angeordnet, die in das Rohrinnere hineinragt.

Die Fangvorrichtung ist so placiert, daß der Molch 16 weich an sie anschlägt, wenn nach seiner Erfassung durch den Detektor 17 sich die Ventile 2a und 3a in Schließrichtung bewegen und dadurch die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeiten im Rohr allmählich verlangsamt wird. Durch schroffen Druckanstieg im Rohr entstehende Schläge werden dadurch vermieden. Der sich im Rohr mit der Geschwindigkeit der beiden Medien bewegende Molch 16 gelangt an eine geneigte der kurz vor dem Schlammventil 3a angebrach-

ten Fangvorrichtung 18, gleitet dabei ein entsprechendes Stück an der oberen Innenfläche Id des Einspeiserohres und kommt schließlich zum Stillstand. Nach dem Stillsetzen des Molches 16 bleiben das Treibflüssigkeits-Ventil 2a und das Schlammventil 3a noch für eine vorgegebene Zeitdauer halb geöffnet, so daß in dieser Zeit Treibflüssigkeit 6 zwischen dem unteren Rohrmantel und der Unterseite des Molches beschleunigt hindurchströmt und dadurch ein Absetzen von Schlamm an den Rohrwänden im Bereich der Fangvorrichtung verhindert wird.

Bei der Ausführung nach F i g. 5 ist zwischen dem am Rohraußenmantel angebrachten Detektor 17 und der Fangvorrichtung 18 in der Rohrwand eine Einspritzöffnung 20 angeordnet, durch die über ein Hochdruckventil 19 Treibflüssigkeit mit hohem Druck in das Rohr la eingeführt werden kann. Wenn der Molch 16 abgebremst und an der Fangvorrichtung 18 stillgesetzt ist, öffnet dieses Hochdruckventil 19, und die Hochdruckflüssigkeit — normalerweise Treibflüssigkeit — drückt zusammen mit der Treibflüssigkeit 6 den verbliebenen Schlamm zum Förderrohr 8 und verbessert dadurch die Trennwirkung.

Bei der in F i g. 6 dargestellten Förderanlage ist am Außenmantel des Einspeiserohres la zwischen dem Detektor 17 und dem Schlammventil 3a eine elektromagnetische Fangvorrichtung 21 angeordnet. Durch Ansprechen des Detektors 17 wird die Fangvorrichtung 21 für eine vorgegebene Zeitdauer erregt und der Molch 16 dadurch an die obere Innenseite lddes Einspeiserohres angezogen. Nach dem Stillsetzen des Molches 16 bleiben das nicht dargestellte Flüssigkeitsventil 2a und das Schlammventil 3a für eine vorgegebene Zeitdauer geöffnet. In dieser Zeit strömt die Treibflüssigkeit 6 durch den Spalt zwischen der Molchunterseite und dem unteren Rohrmantel Ie hindurch, wodurch der Rest-Schlamm 12a in das Förderrohr 8 gespült wird. Nach diesem Spülvorgang schließen die Ventile 2a und 3a ganz.

Die Ausführung nach Fig. 7 weist eine Einspritzöffnung 20 im Bereich zwischen dem Detektor 17 und der elektromagnetischen Fangvorrichtung 21 auf, durch die Hochdruckflüssigkeit über ein Ventil 19 zeitweilig eingepreßt wird. Wie bei der Ausführung nach Fig.6 wird der Molch 16 von der erregten Fangvorrichtung 21 an die obere Innenwand angezogen und dadurch stillgesetzt. Die Ventile 2a, 3a bleiben noch kurzzeitig halb geöffnet, so daß der restliche Schlamm von der Treibflüssigkeit 6 und der Hochdruckflüssigkeit durch den Spalt zwischen den Molch und der Rohrwand in das Förderrohr gedrückt wird.

Die F i g. 8 bis 11 zeigen eine Ausführung, bei der an das Einspeiserohr la ein Trennrohr 22 angeschlossen ist welches Teile 23, 24, 25 von unterschiedlicher Innendurchmessern enthält, und das mit seinerr gegenüber dem Durchmesser des Rohres la Verbreiter ten Teil 23 an das Einspeiserohr angeschlossen ist. Dei verbreiterte Teil 25 des Trennrohres ist an der Einlaufstutzen des Schlammventils 3a angeflanscht, ir Jem auch das Schlammrohr mit dem Ventil 9a mündet In diesem verbreiterten Teil 25 des Trennrohres ist eim Fangvorrichtung 26 für den Molch 16 eingesetzt, di< Klauen 27 zum Stillsetzen des Molches 16 und eine mi den Klauen verbundene Führungsbuchse 28 aufweist.

Zwischen der Fangvorrichtung 26 und einer Halte platte 29 ist eine Druckfeder 30 eingespannt, die be Anlage eines Konus 31 der Fangvorrichtung an einer kegeligen Teil 24 des Trennrohres entspannt ist. De

kegelige Teil 24 weist eine Vielzahl von Radialnuten 32 auf, die ein Absetzen von Schlamm verhindern. Eine Vielzahl von Führungen 33 sind am Boden des Rohrstückes 23 zum Führen des Molches an ihren glatten Gleitflächen angeordnet.

Beim Ansprechen des Detektors 17 werden das Treibflüssigkeitsventil 2a und das Schlammventil 3a eine vorgegebene Zeitspanne in halb offener Stellung gehalten, so daß sich die Strömungsgeschwindigkeit der Treibflüssigkeit im Einspeiserohr verzögert und der Molch abgebremst und stillgesetzt wird. Die Treibflüssigkeitsströmung wird noch eine bestimmte Zeitspanne aufrechterhalten, so daß der im Bereich der Fangvorrichtung 26 bzw. des Molches 16 befindliche Rest Schlamm der Treibflüssigkeit in das Förderrohr 8 gedrückt wird.

Aufgrund des größeren Innendurchmessers des Trennrohr-Rohrstückes 23 sinkt der Druck der aus dem Einspeiserohr einströmenden Flüssigkeit. Durch Verschieben des Fangorgans 26 unter gleichzeitigem Zusammendrücken der Druckfeder 30 vergrößert sich das wirksame Volumen des Trennrohrstückes 25 allmählich, wodurch das Entstehen von Leitungsanschlägen wirksam verhindert wird.

Die in den F i g. 12a und 12b dargestellten Molche 16 haben im Längsschnitt eine elliptische Form, wobei ihre Hauptachse größer als der Innendurchmesser des Einspeiserohres ist. Die Dichte des Molch-Werkstoffes liegt geringfügig über derjenigen der Treibflüssigkeit 6, so daß der Molch während der Förderbewegung nicht rollt, sondern sich am Rohrboden verschiebt. Da sich Schlammteilchen aufgrund ihres höheren spezifischen Gewichts häufig am Rohrboden absetzen, kann sich ein unsymmetrisches Strömungsprofil im Rohr einstellen.

Verschiel

Durch die verschiebung des Molches in ständiger Berührung mit dem Rohrboden wird die teilsedimentierte untere Schlammschicht beschleunigt und dadurch Absetzungen von Schlamm vermieden.

Der in Fig. 13 dargestellte hanteiförmige Molch besitzt zwei kugelförmige Körper 16a, 166, die miteinander durch eine Stange 16c/ verbunden sind, so daß der Molch in Förderrichtung nicht rollen kann. Die Dichte der Kugeln 16a, 166 liegt über der der Treibflüssigkeit. Mit dieser Molchausführung wird eine bessere Trennwirkung erzielt.

Der in Fig. 14 dargestellte Molch besteht aus drei durch Stangen 16c/ miteinander verbundenen Kugein 16a bis 16c, die dadurch am Rollen in Förderrichtung gehindert werden. Da diese Molchausführung mit der Rohrinnenwand drei Trennspalten bildet, ergibt sich eine weiter verbesserte Trennwirkung.

Die verbesserte Trennwirkung beim Erfindungsgegenstand ergibt sich somit einmal aus der Anpassung der Werkstoffdichte des Molches entsprechend derjenigen der Treibflüssigkeit, die ein symmetrisches Strömungsprofil der Schlammströmung im Rohrquerschnitt ergibt; durch das Vermeiden von Rollbewegungen des Molches; durch langsames Abbremsen und Heranführen des Molches an den oberen Teil des Rohrmantels während seines Stillsitzens, so daß der vorzugsweise im Bodenbereich sich absetzende Restschlamm weggespült werden kann; durch das langsame und materialschonende Stillsetzen des Molches durch zeitabhängige Betätigung der Ventile und gegebenenfalls der elektromagnetischen Fangvorrichtung; und durch Vermeidung von Ventil- bzw. Leitungsschlägen bei Verwendung einer federbelasteten Fangvorrichtung.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Waagerechte hydraulische Förderanlage mit mehreren parallelen Einspeiserohren, diesen Rohren zugeordneten Ventilen, einer Niederdruck-Schlammpumpe zur Einspeisung von Schlamm in diese Rohre, einer Hochdruck-Treibflüssigkeits-Pumpe zum Einführen von Treibflüssigkeit, die den Schlamm aus den Einspeiserohren in ein Schlamm-Förderrohr drückt und mit einem Molch in jeder Trennzone zwischen dem Schlamm und der Treibflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Einspeiserohre (la bis Ic) je eine Fangvorrichtung (18, 21, 26) für den Molch (16) angeordnet ist und daß bei Annäherung des Molches (16) ansprechende Detektoren (17) die Flüssigkeitsund Schlammventile (2a bis 2c; 3a bis 3c) in eine mittlere Schließstellung steuern, wobei diese Ventile (2a bis 2c; 3a bis 3c) nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne zum Abfördern des Restschlammes voll schließbar sind.

2. Förderanlage nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangvorrichtung (18) in das Inneredes Einspeiserohres (la bis Ic) hineinragt.

3. Förderanlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Boden-Innenfläche (Ie) der Einspeiserohre (la bis 2c) in dem Bereich zwischen der Fangvorrichtung (18) und dem am Außenumfang jedes Einspeiserohres angeordneten Detektor (17) ein Hochdmckanschluß (20) für eine hochgespannte Spülflüssigkeit vorgesehen ist.

4. Förderanlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang der Einspeiserohre (la bis Ic) elektromagnetische Fangvurrichtungen (21) angeordnet sind.

5. Förderanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrquerschnitt im Bereich der Fangvorrichtung (26) in zwei Stufen erweitert ist, wobei der Teil mit größtem Innenquerschnitt ein veränderliches Volumen aufweist.

6. Förderanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fangvorrichtung (26) in dem erweiterten Rohrstück (23, 25) gegen die Kraft einer Feder (30) verschiebbar geführt ist.

7. Förderanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Molch (16) aus einem Werkstoff von größerer Dichte als der der Treibflüssigkeit besteht und daß seine Länge in Förderrichtung größer als der Rohrinnendurchmesser ist.

8. Förderanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Molch (16) aus mehreren starr miteinander verbundenen Kugeln (16a bis 16c) besteht. _5J