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Pneum. Hochdruck-Langsamfördersystem
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Beschreibung Drei Hauptgründe bestimmen den Wunsch bei pneum. Schüttgutförderanlagen
möglichst langsam zu fördern: 1.) Bei empfindlichen Fördergütern, z.B. keramischem
Sprühkorn, Kornzerstörungen zu vermeiden bzw. so klein wie möglich zu halten.
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2.) Bei der Förderung von abrasiven Schüttgütern den Verschleiß an
den gut-berührten Anlagenteilen so klein wie möglich zu halten, z.B. bei der Förderung
von Quarzsand.
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3.) Möglichst wenig Energie zu verbrauchen.
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Es sind verschiedene, zum Teil patentierte pneum. Fördersysteme bekanntgeworden,
die mit kleinen Fördergeschwindigkeiten arbeiten.
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Kleine Fördergeschwindigkeit heißt in diesem Zusammenhang, daß das
Fördergut in der Rohrleitung nur wenige Meter pro Sekunde zurücklegt.
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Dies bedeutet in den allermeisten Fällen, daß es sich um sog. Dichtstrom-Förderanlagen
handelt, bei denen die einzelnen Teilchen des Fördergutes nicht frei vom Fördergas
umströmt sind, sondern sich gegenseitig berühren und den Förderrohr-Querschnitt
weniger oder mehr ausfüllen. Man spricht von Strähnen- bzw. Pfropfen- bzw. Schubförderung.
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Der Bereich der Flugförderung (auch Dünnstrom-Förderung), bei welcher
die im Förder-Medium freischwebenden Fördergutteilchen eine Geschwindigkeit haben,
die ein mehrfaches ihrer Sinkgeschwindigkeit beträgt, kann bislang für Langsamförderung
nicht genützt werden.
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Allen bekannten Langsam-Fördersystemen ist gemeinsam, daß die Fördergutaufgabe
über Druckgefäße erfolgt. Diese können sich hinsichtlich ihrer Austragshilfen bzw.
Mischeinrichtungen von einander unterscheiden. Wesentlich hingegen ist, daß Fördermedium
und Fördergut unter Druck gesetzt werden, dessen Höhe ausreicht die Summe aller
Widerstände des Systems zu überwinden, die systemspezifische Strömungsform auszubilden
und die gewünschte Förderleistung zu bewirken.
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Vor allem um Verstopfungen zu vermeiden und somit das Fördersystem
betriebssicher zu machen, arbeiten die bekanntgewordenen Verfahren mit Bypassleitungen
und / oder Zugabeventilen für zusätzliches Förder-Medium, an neuralgischen Punkten
der Förderleitung oder aber grundsätzlich, mit etwa gleichbleibenden Abständen für
die Zusatzluft-Zuführungen.
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All diese Systeme haben zwei entscheidende Nachteile: 1.) Aufbau und
Führung der Förderrohrleitung sind sehr aufwendig.
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2.) Trotz absatzweiser Vergrößerung der Förderleitungsdurchmesser
(sog. Durchmesser-Abstufung) herrscht, wegen der unvermeidlichen Expansion des gasförmigen
Förder-Mediums, gegen Ende der Förderleitung der Zustand der Flugförderung vor.
Das heißt, mit anderen Worten, längs der Förderleitung ändern sich die typischen
Förderzustände, die Vorteile des Langsamförderns sind nicht über die gesamte Förderstrecke
gegeben.
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Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Fördersystem darzustellen,
das diese entscheidenden Nachteile vermeidet indem es die Aufrechterhaltung der
Langsamförderung9 d,h, die Aufrechterhaltung eines Strömungsbildes, vom Anfang bis
zum Ende der Förderleitung gewährleistet.
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Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß die Förderrohrleitung
nicht nur aus einem Druckgefäß entspringt sondern auch in einem Druckgefäß, als
Fördergut-Empfänger, endet.
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In diesem trennt sich das Fördergut vom Förder-Mediums welches dann
separat expandieren kann. Weiterhin sorgt eine Steuer- und Regeleinrichtung dafür,
daß die Förderung, doho die Strömung des Fördergut-Mediumgemisches in der Förderleitung
erst dann beginnt, wenn sowohl im Drucksender wie im Druckempfänger annähernd gleiche
Drücke herrschen bzw. nur der zur Überwindung der Fö rd er-Widerstände erforderliche
Differenzdruck vorhanden ist0 Durch den erfindungsgemäßen Einsatz eines EmpfängerDruckgefäßes
wird also zweierlei bewirkt: Die gemeinsame Beschleunigungs-Expansion des Fördergut-Mediumgemisches
wird vermieden und es ist die Möglichkeit gegeben das Gesamtsystem auf ein wesentlich
höheres Druckniveau zu bringen.
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Höherer Druck im Fördersystem ist aber gleichbedeutend mit höherer
Dichte des Förder-Mediums und dies bedeutet wiederum die Möglichkeit, die Differenzgeschwindigkeit
zwischen Förder-Medium und Fördergut weiter herabzusetzen. Diese Möglichkeit ergibt
sich aus der Betrachtung der rechnerischen Ansätze für den Teilchen-Widerstand bzw.
den eines Teilchen-Kollektives des Schüttgutes bei Flugförderung bzw. den verschiedenen
Formen des Dichstromförderns. Als wichtigste Faktoren des Produktes "Widerstand"
treten auf: Die Mediumdichte, die Differenzgeschwindigkeit zwischen Medium und Fördergut
sowie der Widerstandsbeiwert. Je nach Strömungsform kommt die Differenzgeschwindigkeit
linear oder quadratisch vor.
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Für alle Strömungsformen kann jedoch gesagt werden, daß für die Aufrechterhaltung
des Strömungsbildes ein bestimmter Wert des Produktes nWlderstandn gegeben sein
muß, die Faktoren sich aber ändern können. Wird der Faktor Mediumsdichte erhöht,
so kann der Faktor Differenzgeschwindigkeit entsprechend gesenkt werden.
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Die Relation ist nicht linear, da die Differenzgeschwindigkeit teilweise
quadratisch vorkommt und der Faktor Widerstandsbeiwert sich ebenfalls mit der Geschwindigkeit
ändert. Die Erhöhung der Mediumsdichte wirkt auf die beiden anderen Bestimmungsfaktoren
positiv, im Sinne der erfindungsgemäßen Zielsetzung. Natürlich sind einer beliebigen
Druckerhöhung technische und wirtschaftliche Grenzen gesetzt. Praktische Versuche
mit einer Testanlage haben jedoch gezeigt, daß schon bei einem mittleren Druckniveau
von 5,5 bar erhebliche Vorteile gegenüber anderen Langsamfördersystemen realisiert
werden konnten: So konnte der Abrieb bei einem empfindlichen Keramik-Sprühkorn von
ca. 3 ffi auf 0,7 ffi gesenkt werden, bei sonst gleichbleibenden Verhältnissen und
bei gleicher Meßmethode (Siebanalyse).
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Die Druckdifferenz zwischen dem Aufgabegefäß unddem Empfängergefäß
betrug ca. 1 bar, die Fördergeschwindigkeit lag bei max. 1 m/s. Dabei wurde eine
Durchsatzleistung von über 1 m3/h erreicht bei einem Förderrohrdurchmesser von 25
mm, einer Förderstrecke von ca. 40 m, mit einer erheblichen Anzahl von Rohrbogen.
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Anhand der beigefügten Schema-Zeichnung sollen Aufbau und Funktion
des erfindungsgemäßen Fördersystems erläutert werden.
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Die Anlage besteht im wesentlichen aus dem Aufgabedruckgefäß 4, dem
Empfängerdruckgefäß 9, der Förderleitung 19, der Anlagen-Steuerung 18 und diversen
elektro-pneum. betätigten Ventilen und Absperrklappen. Die Förderrohrleitungen sind
als durchgehende Striche gezeichnet, die Steuerleitungen mit von der Steuerung abgehenden
Signalen gestrichelt, mit an der Steuerung ankommenden Signalen strichpunktiert.
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Der automatische Betrieb des Fördersystems läuft wie folgt ab: Die
geöffnete Einlaufklappe 5 des Druckfördergefäßes 4 läßt das Fördergut, durch freien
Fall, eintreten bis der Vollmelder 21 anspricht. Nun schließen die Einlaufklappe
5 und das Expansionsluftventil 6 am Druckfördergefäß 4, außerdem das Expansionsluftventil
11 und die Auslaufklappe 14 am Empfängergefäß 9 sowie die Auslaufklappe 15 am Abluftfilter
16. Nun öffnen das Förderluftventil 1 sowie das Bypassventil 2 und verbinden so
die Druckgefäße 4 und 9, letzteres über die Bypassleitung 20 und die Förderleitung
19, mit der Druckluftquelle.
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Melden die beiden Kontaktmanometer 7 und 10 "Mindestdruckniveau erreicht",
so öffnet der Kugelhahn 3, das Bypassventil 2 schließt und die Strömung bzw. der
Fördervorgang setzt ein, nach Maßgabe der Druckdifferenz zwischen den beiden Gefäßen
4 und 9, die durch unterschiedliche Einstellung des Druckniveaus an den Kontaktmanometern
7 und 10 bewirkt wird z.B. 10 bar an Manometer 7, 9 bar an Manometer 10. Diese Druckdifferenz
wird aufrecht erhalten durch automatisches Öffnen und Schließen des Expansionsluftventils
11 an Empfängergefäß 9, nach Maßgabe des vorgegebenen Sollwerts an Kontaktmanometer
10. Das handbetätigte Drosselventil 12 wird so einjustiert, daß während der Förderphase
das Ventil 11 so lang wie möglich geöffnet bleiben kann, d.h. nur wenige Schaltspiele
durchführen muß.
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Im Empfängergefäß trennt sich das Fördermedium vom Fördergut und gelangt
über die Ventile 11 und 12 und die Abluftleitung 22 in die Filter-Nachabscheiderkombination
16, aus der sie gereinigt austritt.
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Meldet die Niveausonde 8 am Druckfördergefäß 4 "leer" so schließen
nach kurzer Nachlaufzeit die Ventile 1 und 3, das Ventil 6 öffnet und ermöglicht
die Entspannung des Druckfördergefäßes 4 über die
Förderleitung
19, das Empfängergefäß 9 sowie die VentiAeo und 12 auf Umgebungsdruck. Wird dieser
durch den Manometer 7 angezeigt, so öffnet die Einlauf-Absperrklappe 5, das Fördergut
fließt dem Drucksender 4 zu bis zur Vollmeldung durch die Niveausonde 21.
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Zeigt auch der Kontaktmanometer 10 Umgebungsdruck an, so öffnen die
Auslaufklappen 14 und 15, das Fördergut aus dem Empfängergefäß 9 und Feinstaub aus
dem Filtergefäß 16 fließen ab; gleichzeitig läuft der Abreinigungsmechanismus 17
des Abluftfilters.
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Meldet die Sonde 13 "leer", so schließen die Auslaufklappen 14 und
15 wieder und die Abreinigung 17 stoppt.
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Mit Schließen der Einlaufklappe 5 und des Ventils 6 am Fördergefäß
4 beginnt ein neuer Förderzyklus.
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Die erfindungsgemäße Ausführung des Systems läßt selbstverständlich
Modifikationen und Variationen zu. So kann z.B. durch den an sich bekannten Einsatz
von zwei Aufgabegefäßen 4 und einer kontinuierlichen Aus trags einrichtung, anstelle
der Auslaufklappe 14, s.B. eine Zellenradschleuse oder eine Doppelpendelklappe,
kontinuierlicher Förderbetrieb erreicht werden.
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Weiterhin kann die Zweipunktregelung in Verbindung mit dem Kontaktmanometer
10 und der Expansionsluftklappe 11 ersetzt werden durch ein stufenlos arbeitendes
Regelsystem, mit Drucksensor mit elektronischem Wandler, anstelle des Kontaktmanometers
10, sowie einem stufenlos mittels Servormotor regelbarem Ventil, anstelle des Ventils
11.