DE2736762A1

DE2736762A1 - Verfahren und vorrichtung zum dosieren von schleifmitteln

Info

Publication number: DE2736762A1
Application number: DE19772736762
Authority: DE
Inventors: James Michael Kubus; Ray Bruce Seese; Bela Lee Watson
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1976-08-16
Filing date: 1977-08-16
Publication date: 1978-02-23
Also published as: CA1046770A; MX146976A; PH15503A; JPS6317650Y2; ES461602A1; GB1527849A; JPS5322765A; FR2391815A1; NL7708990A; IT1079450B; AU2792977A; DE2736762C2; AU509077B2; NL182059C; JPS59185623U; US4048757A; FR2391815B1

Description

L-1O892-G

UNION CARBIDE CORPORATION 270 Park Avenue, New York, N.Y. 1OO17, V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zum Dosieren von Schleifmitteln

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum dosierten Einbringen von Schleifmitteln in einen Gasstrom, wobei das mit Schleifmittel beladene Gas dann in eine Pipeline eingeleitet wird, die mittels des mit Schleifmittel beladenen Gasstroms gereinigt werden soll. Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung sollen sich beim Reinigen von Pipelines mit jedem beliebigen Durchmesser einsetzen lassen.

Es wurde ein Verfahren zum Reinigen von Pipelines unter Verwendung eines Schleifmittels oder Sand entwickelt. Das Verfahren läßt sich sowohl bei Langstrecken-Gasübertragungsleitungen mit großem Durchmesser als auch bei Prozeßleitungen verwenden, wie sie innerhalb von Fabrikanlagen und Raffinerien anzutreffen sind. Sand oder ein anderes Schleifmittel, das in einem Behälter gespeichert ist, wird unter dem Einfluß von Luft- oder Gasdruck in das eine Ende einer Pipeline

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hineingetrieben; es durchläuft die Leitung unter Druck und tritt am offenen Ende der Leitung wieder aus.

Bei derartigen Pipeline-Reinigungsprozessen war es stets ein Problem, die richtige Menge an Sand in den Gasstrom einzubringen und für ein gleichmäßiges Einblasen des Stromes in die zu reinigende Pipeline zu sorgen.

Es sind zahlreiche Systeme bekannt, um feste Partikel durch Rohre hindurchzuführen. Drei Arten von Systemen werden in der Industrie häufig benutzt. Es handelt sich dabei um:

1. Systeme, bei denen das Material in einen Luftstrom eintritt, der durch einen Unterdruck verursacht ist oder unter einem Überdruck steht;

2. Systeme, bei denen Luft und das Material unter dem Einfluß von Schwerkraft oder durch mechanische Förderer gleichzeitig am Eintritt in die Förderleitung miteinan- öer vermischt werden;

3. Systeme, bei denen Luft in ein· gespeichert· Materialmasse eindringt und diese fließfähig macht. Derartige Systeme können als Luft-in-Material-, Blastank- oder Fließbettsysteme bezeichnet werden.

Bis jetzt ergaben sich jedoch beim Einsatz aller der vorgenannten Systeme Probleme hinsichtlich des dosierten Einbringens des Schleifmittels in den Gasförderstrom und der För-

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derung solcher Stoffe, ohne daß sich Material am Boden der Förderleitungen absetzt.

Es wurde festgestellt, daß eine kritische Anordnung von Rohrleitungen, Schläuchen und Ventilen erforderlich ist, um für die gewünschte Schleifmittelmenge zu sorgen, die in den Gasstrom eintritt, und um derartiges Material in dem Gasstrom mitzuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schleifmitteldosiersystem zu schaffen, das für ein verläßliches und im wesentlichen reproduzierbares dosiertes Einbringen von Schleifmittel in einen Gasstrom sorgt. Es soll ein System geschaffen werden, das sich insbesondere in Verbindung mit einem Schleifmittelbehälter mit einem Fassungsvermögen in der Größenordnung von 500 kg eignet.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen genannten Maßnahmen gelöst.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß ausgebildeten Dosiervorrichtung und

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Fig. 2 und 3 Bemessungskurven, die die Strahlgeschwindigkeit, die erforderlich ist, um mit einer bestimmten Schleifmitteldurchflußmenge eingeleitetes Schleifmittel mitzuführen, und die Dosieröffnungsgröße darstellen, die für eine bestimmte Schleifmitteldurchflußmenge notwendig ist.

Die Anordnung weist einen unbeheizten Druckbehälter V auf, der vorzugsweise ein Füllbehälter mit konischem Boden ist. Der Vorteil eines Füllbehälters mit konischem Boden besteht darin, daß eine Brückenbildung von Feststoffen im unteren Teil des Behälters vermieden werden kann, indem der Kegelwinkel des Behälters hinreichend größer als der Schüttwinkel der Feststoffe gemacht wird. Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform beträgt der Kegelwinkel des Behälters 6O . Der Behälter V ist mit einer Ladeöffnung 6 und einem Abblasventil BV autgestattet.

Eine Gasversorgungsleitung S ist an eine Gasquelle angeschlossen; für gewöhnlich wird Stickstoff benutzt. In der Leitung S liegen ein Gaszufuhrventil 1 und ein Druckmesser 3. Die Gasversorgungsleitung S zweigt sich stromabwärts von dem Ventil 1 in eine Hauptgasleitung M und eine Strahlgasleitung J auf. In der Strahlgasleitung J liegt ein Ventil 2 zur Regelung der Durchflußmenge in dieser Leitung. In der

Hauptgasleitung M liegt eine Meßblende oder Dosieröffnung

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für eine kritische Gasdurchflußmenge; stromaufwärts von der Dosieröffnung 5 befindet sich ein Druckmesser P-; stromabwärts von der Dosieröffnung 5 liegt ein Druckmesser P . Zu der Hauptgasleitung M gehört ein Gasschlauch H, der zu der zu reinigenden Pipeline T führt. Die Strahlgasleitung J zweigt sich stromabwärts von dem Ventil 2 in eine Behältergasleitung P und eine Schleifmittelgasleitung A auf. Die Schleifmittelgasleitung A weist eine Mischkammer 9 und einen Schleifmittelschlauch AH auf, der zu der Pipeline T führt, wo er sich mit der Hauptgasleitung M trifft. In der Behältergasleitung P liegt ein Behälterventil 4. Die Leitung P endet und öffnet sich in den oberen Bereich des Schleifmittelbehälters V. Der Boden des kegeligen Behälters

V ist mit einer Schleifmittelleitung AL verbunden, in der eine Schleifmittelmeßblende oder -dosieröffnung 7 liegt. Die Schleifmitteldosieröffnung ist mit der Mischkammer 9 verbunden. Eine Druckanzeigeleitung PE fuhrt von dem oberen Bereich des Behälters; V zum EinlaS der Pipeline T . Ein Behälterdruckmesser 8 liegt unmittelbar außerhalb des Behälters

V in der Leitung PEI, während ein Pipeline-Einlaßdruckmesser 1O in der Leitung PE unmittelbar vor dem Eintritt in die Pipeline sitzt. Ein Meßgerät 12 ist in der Leitung PE angeordnet, um die dynamische Differenz zwischen dem Behälterdruck (P ) und dem Pipeline-Einlaßdruck (P₁) anzuzeigen.

Die Anordnung arbeitet kurz zusammengefaßt wie folgt: Bei

geschlossenen Druckventilen 2 und 4 für die Strahlgasleitung

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und den Behälter wird das Gastreibmittel über das Zufuhrventil 1 eingeschaltet, um einen vorbestimmten Druck (P_f) stromaufwärts von der Dosieröffnung und «in· vorbestimmte Durchflußmenge für das Treibmittel auszubilden. Sodann wird ein Teil dieses Haupttreibmittelstroms zu der Schleifmittelgasleitung A über das Strahlventil 2 in der Strahlgasleitung J abgeleitet, um in den Schleifmittelschläuchen eine Gasgeschwindigkeit zu erhalten, die ausreicht, um eine Beladung aus Sand oder Ton mitzunehmen. Die geeignete Gasgeschwindigkeit, die im folgenden als "Strahlgeschwindigkeit" bezeichnet ist, wird entsprechend den Daten nach
Fig. 2 gewählt.

Die richtige Schleifmittelmenge wird durch Dosieren des
Schleifmittelstroms unter Verwendung einer Dosieröffnungs- oder Blendenplatte 7 erhalten, die in der Schleifmittelleitung AL am unteren Ende des Behälters V montiert ist. Die Größe der Schleifmittelöffnung hängt von der Schleifmitteldurchflußmenge ab, die im betreffenden Fall erforderlich, ist, um eine Pipeline vorgegebener Größe zu reinigen. Die Öffnungsgröße wird entsprechend den in Fig. 3 angegebenen Daten gewählt. Das Behälterdruckventil 4 in der Behältergasleitung P ist notwendig, um den dynamischen Behälterdruck (P ) und den dynamischen Pipeline-Einlaßdruck (P₁) auszugleichen. Wenn dies erreicht ist, beginnt die richtige
Schleifmittelmenge in die Pipeline einzuströmen.

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Nachdem die Arbeitsweise der beschriebenen Anordnung insoweit allgemein erläutert ist, sei im folgenden ein Beispiel für ein spezielles Betriebsverfahren unter Verwendung der Vorrichtung nach der Erfindung angegeben.

In Verbindung mit einer Anordnung der in Fig. 1 schematisch wiedergegebenen Art und einem Fassungsvermögen von 454 kg werden die folgenden Bezeichnungen benutzt:

Q Treibmitteldurchflußmenge Nm /min - Durchflußmenge des Gases, das in die Pipeline eingeblasen wird;

d Treibmittelöffnungsdurchmesser - Durchmesser der für eine bestimmte Aufgabe zu verwendenden Dosieröffnung oder Meßblende für die kritische Treibmitteldurchflußmenge;

AR Schleifmitteldurchflußmenge kg/min - Massendurchfluß-

menge des in die Pipeline einzublasenden Schleifmittels;

P-. Anfangsstrom-Ablesewert bar - Druckwert am stromaufwärtigen Abgriff P- der Treibmitteldosieröffnung entsprechend einem Strom gleich der Treibmitteldurchflußmenge Q;

V· Strahlgeschwindigkeit, m/min - Mindestgeschwindigkeit

des Treibgases, um eine springende Bewegung (Saltation)

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des Schleifmittels zu gewährleisten, das in den Gasstrom mit der Schleifmitteldurchflußmenge AR eintritt;

q. Strahldurchflußmenge Nm /min - Durchflußmenge des gasförmigen Treibmittels, die notwendig ist, um in der Mischkammer die Saltationsgeschwindigkeit v- zu gewährleisten. (Die Saltationsgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, die notwendig ist, um eine Materialmenge in waagrechter Richtung zu transportieren, ohne daß sich Material am Boden der Förderleitung absetzt oder liegen bleibt.)

P_f2 Arbeitsstrom-Ablesewert, bar - Druckablesewert an dem stromaufwärtigen Abgriff P. der Dosieröffnung 5 für den kritischen Treibmittelstrom, entsprechend einem Massenstrom von (Q - q.);

d_s Durchmesser der Schleifmittelöffnung fUr Sand, cm Durchmesser der Schleifmitteldosieröffnung für die Ausbildung der Schleifmitteldurchflußmenge AR beim Arbeiten mit Sand;

d_c Durchmesser der Schleifmittelöffnung für Ton, cm Durchmesser der Schleifmitteldosieröffnung zur Ausbildung der Schleifmitteldurchflußmenge AR beim Arbeiten mit Ton.

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.- 12 -

Um für jede Reinigungeaufgabe die Arbeitepunkte zu bestimmen, sind die folgenden Berechnungen durchzuführen.

(1 ) Es sind zu bestimmen:

a) Treibmitteldurchflußmenge Q, Nm /min

b) Schleifmitteldurchflußmenge AR₁ kg/min

c) Anfangsstrom-Ablesewert P_f1, bar

d) Treibmittelöffnungsdurchmesser d, cm

(2) An Hand der Fig. 3 sind die Öffnungsdurchmesser d und d zu bestimmen.

(3) An Hand der Fig. 2 ist die Mindeststrahlgeschwindigkeit v. zu bestimmen.

(4) Es ist die Saltationsdurchflußmenge q. zu bestimmen, wobei

a. . _Vj (P_t ♦ 1 ) A.

wobei A. - Querschnittsfläche des Schleifmittelschlauchs, m².

(5) Es ist PfO' ^^ΘΓ Ablesewert des Druckmessers P- entsprechend einem Strom von (Q- q·) durch die Öffnungsplatte mit dem Durchmesser d.zu bestimmen.

Der Arbeitsablauf ist wie folgt: Zunächst sei angenommen,

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- 13 daß alle Ventile geschlossen sind.

(1) Einbau der Treibmitteldosieröffnung 5 mit dem Durchmesser d für die kritische Durchflußmenge;

(2) Einbau der Schleifmitteldosieröffnungsplatte 7 mit dem Durchmesser d oder d für das betreffende Schleifmit- tel;

(3) Einbringen des Schleifmittels über die Ladeöffnung 6;

(4) Einregeln des Treibgasstroms mit Hilfe des Zufuhrventils 1, bis der Druckmesser P- den Wert P_f1 anzeigt. Dies sorgt für die Treibmitteldurchflußmenge Q₁ die in die Pipeline eingeblasen werden muß.

(5) Ableiten der Strahldurchflußmenge q. zur Mischkammer durch Einregeln des Strahlventils 2, bis der Druckmesser P. den Wert P-₂ anzeigt. Dadurch kommt es zu einem Treibmittelstrom durch die Mischkammer 9 und die Schleifmittelschläuche AH unter Ausbildung der Schleifmit tel stroh lgeschwindigkeit.

(6) Ausgleichen des Behalterdruckes durch Einregeln des Behälterdruckventils 4, bis das Differenzdruck-Meßgerät 12 den Wert Null anzeigt. Jetzt kann Schleifmittel in den Förderstrom eintreten.

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Das vorstehend erläuterte Dosiersystem und die angegebene Arbeitsweise lassen eine wirkungsvolle Steuerung der Schleifmitteldosierung zu.

Wenn beispielsweise der Behälterdruck nicht mittels des Ventils 4 geregelt wird, d. h. das Ventil voll geöffnet wird, wird die SchleifmitteldurchfluSmenge zu groß. Bei einer abweichenden Anordnung der Gasleitungen des Systems ergeben sich Druckdifferenzen zwischen dem Behälterdruck P und dem

Pipelinedruck P., die entweder kein Schleifmittel fließen lassen oder zu unerwünschten Durchflußmengen fuhren. Durch Anwendung der in Fig. 1 gezeigten Anordnung und Drosseln des Ventils 4 wurde ein Behälterdruck erzielt, der gleich dem oder größer als der Druck bei P₁ war; es stellte sich die richtige Schleifmitteldurchflußmenge ein.

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L e e r s e i t e

Claims

PATENTANWALT DIPL.-INC. GERHARD SCHWAN BÜRO: SOOO MÜNCHEN U · ELfENSTIlASSE 32 Ansprüche

1. Vorrichtung zum dosierten Einbringen von Schleifmittel in einen fließenden Gasstrom, der nach Beladung mit Schleifmittel zum Reinigen des Inneren einer Pipeline bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an eine Gasquelle eine Gasversorgungsleitung angeschlossen ist, die sich in eine mit der zu reinigenden Pipeline in Verbindung stehende Hauptgasleitung und eine Strahlgasleitung aufzweigt, daS in der Strahlgasleitung ein Mengenregelventil liegt und daß sich die Strahlgasleitung stromabwärts von dem Mengenregelventil in eine Behältergasleitung und eine Schleifmittelgasleitung aufzweigt, daß die Behältergasleitung mit dem oberen Teil eines Schleifmittelbehälters in Verbindung steht und in der Behältergasleitung ein Ventil zum Regeln des Druckes im oberen Teil des Schleifmittelbehälters liegt, daß in der Schleifmittelgasleitung eine Mischkammer angeordnet ist, di· mit dem unteren Teil des Schleifmittelbehälters in Verbindung steht, daß zwischen der Mischkammer und dem unteren Teil des Behälters eine die Dosierung des Schleifmittelstroms von dem Behälter unterstützende Dosieröffnung angeordnet ist, daß in der Hauptgasleitung zwischen der Gasquelle und der zu reinigenden Pipeline eine Gasmeßblende oder Dosieröffnung sitzt, daß vom oberen Teil des Behälters

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FERNSPRECHER: 0I1I/40110J» ■ KABEL: EUCTHICPATtNT MÜNCHEN

eine Druckanzeigeleitung zu einer nahe dem Einlaß in die Pipeline liegenden Stelle führt, die nahe dem oberen Teil des Behälters mit einem Behälterdruckmesser, nahe dem Einlaß zur Pipeline mit einem Pipelinedruckmesser sowie mit einem zwischen diesen liegenden Druckdifferenzmesser zur Anzeige der Differenz zwischen dem dynamischen Druck am Behalterdruckmesser und am Einlaßdruckmesser versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter einen kegeligen Boden hat.

3. Verfahren zum dosierten Einbringen von Schleifmittel bei einem Pipelinereinigungsprozeß, bei dem zum Reinigen des Inneren der Pipeline ein mit Schleifmittel beladener Gasstrom verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hauptgasstrom von einer Gasquelle aus der zu reinigenden Pipeline zugeführt wird, die Durchflußmenge des Hauptgasstromes auf die in die Pipeline einzublasende Solldurchflußmenge geregelt wird, von dem Hauptgasstrom ein Teilgasstrom zu einer Mischkammer und zum oberen Bereich eines Behälters abgeleitet wird, der in einem Gasstrom mitzuführendes Schleifmittel enthält, das Schleifmittel vom unteren Teil des Behälters aus dosiert in die Mischkammer eingebracht wird, das dosierte Schleifmittel in dem über die Mischkammer laufenden Gasstrom mitgenommen wird, der Druck im oberen Bereich des Behälters geregelt wird, bis die

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Differenz zwischen dem Druck im Behälter und den Drücken an der zu reinigenden Pipeline gleich Null ist, und dann der das Schleifmittel mitführende Gasstrom mit dem Hauptgasstrom zusammengeführt wird und die kombinierten Ströme in die zu reinigende Pipeline eingeblasen werden.

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