DE2902364C2

DE2902364C2 - Rohrweiche

Info

Publication number: DE2902364C2
Application number: DE2902364A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr.-Ing. 6710 Frankenthal Holzenberger
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1979-01-22
Filing date: 1979-01-22
Publication date: 1983-03-24
Also published as: JPS60142365U; GB2040023A; DE2902364A1; SU1019999A3; ZA80350B; GB2040023B; JPS55100476A; US4372337A

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrweiche entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Bei der hydraulischen Förderung von Feststoffen in Rohrleitungen wächst der Erosionsverschleiß mit der Strömungsgeschwindigkeit und konzentriert sich auf solche Stellen, an denen die Feststoffe durch Schwerkräfte oder durch Fliehkräfte an die Wandungen der Rohrleitungen oder der die Flüssigkeitsströmung innerhalb der Rohrleitungen steuernden Armaturen gedrückt werden. Ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit und Funktionssicherheit müssen derartige Armaturen es bieten, wenn sie beispielsweise nach der DE-PS 55 132 bei unterseeischen Erzfördereinrichtungen Anwendung finden. Da hier die Armaturen ständig oder zeitweise im Feststoffstrom arbeiten und darüber hinaus sehr schwer zugänglich sind, bedarf es hier besonderer Maßnahmen, um ihren Verschleiß zu begrenzen. Bevorzugter Ablagerungsplau für Störungen verursachende feinkörnige Feststoffpartikel sind enge Spalte, die von der Trägerflüssigkeit nicht ausreichend durchströmt werden. In der Regel existieren derartige Spalte zwischen den ruhenden und den beweglichen Teilen der den Flüssigkeitsstrom steuernden Armaturen. Die weitere Gefahr einer Entmischung des Flüssigkeits-Feststoff-Gemisches und damit die Gefahr einer möglichen Verstopfung innerhalb der Armatur ist insbesondere dann gegeben, wenn in sogenannten toten Räumen die Strömungsgeschwindigkeit vermindert ist und sich die Feststoffe ablagern können.

Aus der DE-OS 24 51824 ist eine Rohrweiche bekannt, bei der mittels eines konischen, mit zwei eine 90° Umlenkung aufweisenden Kanälen versehenen Verstellorgans Tlüssigkeitswege zyklisch vertauscht werden können. Nachteilig ist hierbei, daß während der Strömungsumschaitung die Zuleitungen kurzfristig verschlossen werden und dadurch Druckstöße in den angeschlossenen Rohrleitungen erzeugt werden. Dies führt zum Absetzen der von der Flüssigkeit transportierten Feststoffe innerhalb der angeschlossenen Rohrleitungen. Verstopfungen des Systems sind die Folge.

Eine andere Lösung zeigt die DE-PS 7 77 519. Hierbei handelt es sich um eine Abzweigeinrichtung, mit der ein Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch aus einer Hauptleitung in eine Zweigleitung geleitet werden kann. Da immer nur eine Verbindung hergestellt werden kann und die andere Leitung währenddessen abgesperrt wird, kommt es ebenfalls zu Stockungen innerhalb des Flüssigkeits-Feststoff-Gemisches.

Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung einer Rohrweiche, die bei einer hydraulischen Feststoffördereinrichtung an den Knotenstellen eine zyklische Vertauschung der einzelnen Rohrleitungsstränge gewährleistet, wobei ein größtmögliches Maß an Funktionssicherheit sichergestellt und durch Geschwindigkeitsändeningen oder durch Zentrifugaleffekte bedingte Entmischungsvorgänge so weit wie möglich vermieden werden sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Strömungsrichtung in dem krümmerförmigen, mit dem Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch beaufschlagten Durchströmkanal um höchstens 45° umgelenkt wird, daß die eine öffnung des Durchströmkanals in an sich bekannter Weise ständig mit der ankommenden Gemischleitung verbunden ist und daß die andere den abführenden Rohrleitungen zugeordnete öffnung des Durchströmkanals und die die öffnung des mit dem Klarwasser beaufschlagten Umlenkkanals im wesentlichen gleich große, kreissektorförmige Querschnitte aufweisen und so dicht wie möglich nebeneinander liegend auf der Stirnseite des Verstellorgans angeordnet sind, während die am Umfang liegende Öffnung des mit dem Klarwasser beaufschlagten Umlenkkanals mit der Flüssigkeitsleitung über eine im Gehäuse angebrachte Verteilungsleitung in Verbindung steht.

Unabhängig von der Taktzahl des jeweils Anwendung findenden Feststoff-Fördersystems wird mit der Erfindung eine kontinuierliche Durchströmung der Rohrweiche gewährleistet. Beim Umschaltvorgang entstehende Druckstöße und dadurch bedingte Beeinträchtigungen des Fließverhaltens des Flüssigkeits-Feststoff-Gemisches sind bei dieser Ausführungsform ausgeschlossen. Die Gefahr der Ablagerung von

Feststoffen besteht in dieser Rohrweiche nicht mehr, daß die öffnungen des mit Feststoffen beaufschlagten Durchströmkanals während der Verstellbewegung nahezu flächengleich geöffnet bleiben.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Öffnung des Umlenkkanals ständig mit einem unter höherem Druck stehenden Klarwasserstrom beaufschlagt ist und daß die in dem Gehaust angebrachten Verteilungsleitungen für die Spülung aller Spalte zwischen dem Verstellorgan und dem Gehäuse damit verbunden sind. Dieser Klarwasserstrom tritt aus den Spalten zwischen dem stillstehenden und dem sich drehenden Teil aus und verhindert somit wirkungsvoll ein Zusetzen dieser Spalte mit Feststoffen. Das drehende Teil der Rohrweiche ist quasi in einem Klarwasserstrom schwimmend gelagert.

Je nachdem welches Fördersystem Anwendung findet und wo die Rohrweiche dort eingebaut ist, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung für den Fall der Nichtbeaufschlagung des Umlenkkanals mit klarem Druckwasser vor, daß die Spalte zwischen dem Verstellorgan und dem Gehäuse in an sich bekannter Weise ständig mit einem unter höherem Druck stehenden Sperrwasseranschluß in Verbindung stehen. Dadurch wird auch in dem obengenannten Fall eine vollständige Spülung aller Spalte zwischen Verstellorgan und Gehäuse gewährleistet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigt die

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäß gestaltete Rohrweiche und die

F i g. 2 eine Draufsicht auf das Verstellorgan dieser Rohrweiche.

Gemäß der Fi g. 1 verbindet ein Verstellorgan 1 eine mit einem Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch beaufschlagte Gemischleilung 2 wahlweise mit abführenden Rohrleitungen, hier zwei Rohrkammern 3,4 einer hydraulischen Fördereinrichtung. Entsprechend dem Funktionsprinzip dieser Anlagen wird das zu fördernde Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch in den Rohrkammern 3, 4 angesammelt und von dort mit unter höherem Druck befindlichem Wasser weitergefördert. Die Aufgabe der Rohrweiche besteht in der wechselseitigen Verbindung von Druckwasserquelle mit Rohrkammer, Gemischleitung mit Rohrkammer oder Rohrkammer mit Förderleitung; die Verbindung erfolgt also je nach den Gegebenheiten des Anwendung findenden Fördersystems. Das Verstellorgan 1 weist zwei Kanäle auf, den ständig mit Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch beaufschlagten Durchströmkanal 5 und den ständig mit unter Druck stehendem Klarwasser beaufschlagten Umlenkkanal 6. Das Gehäuse 7 der Rohrweiche weist in Höhe der Eintrittsöffnung 8 des Umlenkkanals 6 eine ringförmige Verteilungsleitung 9 auf, welche von einem ständig mit feststofffreiem Klarwasser beaufschlagten Anschluß 10 versorgt wird. Gleichzeitig werden die zwischen dem Verstellorgan 1 und dem Gehäuse 7 befindlichen Spalte 11,12,13,14 von dieser Druckwasserquelle her gespült, wobei der Spalt 13 zwischen den gekrümm ien Enden der Rohrkammern 3, 4 und der Antriebswelle 15 über eine nicht dargestellte Hilfsleitung von dem Anschluß 10 der Verteilungsleitung 9 oder mit einem anderen verfügbaren und unter Druck stehendem Klarwasser versorgt wird. Diese Spülung verhindert wirkungsvoll das Eindringen von feinkörnigen Feststoffpartikeln in die Spalte. Angetrieben wird das Verstellorgan 1 über eine Welle 15, an der außer elektrischen Unterwassermotoren auch druckwasserbetätigte Stellantriebe o. ä. angeschlossen sein können.

Der eigentliche Schaltvorgang läuft folgendermaßen

ίο ab: Die Eintrittsöffnung 16 des Durchströmkanals 5 ist ständig mit der Gemischleitung 2 verbunden, während die Austrittsöffnung 17 immer wahlweise mit einer der zu beaufschlagenden Rohrkammern, hier 3, verbunden ist. Der Umlenkkanal 6 ist mit seiner Eintrittsöffnung 8 ständig mit der Druckwasser führenden Verteilungsleitung 9 verbunden, während die Austrittsöffnung 18 wahlvjeise mit einer der Rohrkammern, hier 4, verbunden ist. In der gezeigten Darstellung wird die Rohrkammer 3 von der Gemischleitung 2 her mit dem Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch beaufschlagt, während die Rohrkammer 4 über den Umlenkkanal 6 mit Druckwasser beaufschlagt wird und das darin befindliche Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch mit hohen Druck in eine Förderleitung gedrückt wird.

Um Störungen in der Strömung des Flüssigkeits-Feststoff-Gemisches weitgehend auszuschließen, sind die Querschnittsflächen der Gemischleitung 2, des Durchströmkanals 5 mit seinen Öffnungen 16, 17 sowie die der Rohrkammern 3, 4 flächenmäßig gleich groß gehalten und gewährleisten auf diese Weise eine gleichbleibende Strömungsgeschwindigkeit. Toträume oder ähnliche Stellen mit verzögerter Strömung, welche erfahrungsgemäß zu Ablagerungen von Feststoffen führen, sind hier nicht vorhanden. Weiterhin wird durch die

j5 erfindungsgemäße Maßnahme, daß der krümmerförmige Durchströmkanal 5 die Strömung nur um höchstens 45° umlenkt, der Erosionsverschleiß infolge der Zentrifugalwirkungen im Durchströmkanal oder in den gekrümmten Teilen der Rohrkammern 3, 4 so weit wie möglich herabgesetzt. Es ist das Bestreben dieser Erfindung, den Umlenkwinkel in jedem Fall und unabhängig von der Anzahl der Anschlüsse zu minimieren.

Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Austrittsöffnungen des erfindungsgemäß gestalteten Verstellorganes. Die bei diesem Ausführungsbeispiel halbkreisförmigen Öffnungen 17, 18 werden durch einen Steg 19 voneinander getrennt, der sowohl im Verstellorgan 1 als auch am Ende der Rohrkammern 3,4 vorhanden ist. Die Stege sind durch die raumsparende Anordnung der beiden halbkreisförmigen öffnungen 17,18 so gestaltet, daß sie während des Schaltvorganges kaum zu einer spürbaren Querschnittsverminderung führen. Mit Rücksicht auf die beim Schaltvorgang unvermeidbare Stoßbeanspruchung durch die in der Flüssigkeit mitgeführten Feststoffe und auch auf die große Druckdifferenz zwischen den Kanälen 5 und 6 werden diese Stege 19 aus besonders widerstandsfähigem Werkstoff hergestellt. Eine Rohrweiche mit mehr als vier Anschlüssen würde sinngemäß anstelle der zwei halbkreisförmigen Öffnungen mit drei Drittelkreisen oder vier Viertelkreisen usw. versehen sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rohrweiche für ein Rohrleitungssystem zum Fördern eines Flüssigkeits-Feststoff-Gemisches mit einem Gehäuse, an das eine ankommende Gemischleitung, eine das Klarwasser zum Fördern des Gemisches führende Flüssigkeitsleitung und Anschlüsse für abführende Rohrleitungen angeschlossen sind und mit einem drehbar im Gehäuse gelagerten Verstellorgan mit zwei voneinander getrennten Kanälen, wobei der eine Kanal wechselweise die ankommende Gemischleitung mit den abführenden Rohrleitungen verbindet und der andere Kanal wechselweise die Flüssigkeitsleitung mit aen abführenden Rohrleitungen in Verbindung bringt und wobei das Gehäuse sowie das Verstellorgan zylinderförmig ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung in dem krümmerförmigen, mit dem Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch beaufschlagten Durchströmkanal

(5) um höchstens 45° umgelenkt wird, daß die eine öffnung (16) des Durchströmkanals (5) in an sich bekannter Weise ständig mit der ankommenden Gemischleitung (2) verbunden ist und daß die andere den abführenden Rohrleitungen zugeordnete öffnung (17) des Durchströmkanals (5) und die die öffnung (18) des mit dem Klarwasser beaufschlagten Umlenkkanals (6) im wesentlichen gleich große, kreissektorförmige Querschnitte aufweisen und so dicht wie möglich nebeneinander liegend auf der _}0 Stirnseite des Verstellorgans (1) angeordnet sind, während die am Umfang liegende Öffnung (8) des mit dem Klarwasser beaufschlagten Umlenkkanals

(6) mit der Flüssigkeitsleitung (10) über eine im Gehäuse (7) angebrachte Verteilungsleitung (9) in _y, Verbindung steht.

2. Rohrweiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (8) des Umlenkkanals (6) ständig mit einem unter höherem Druck stehenden Klarwasserstrom beaufschlagt ist und daß die in dem Gehäuse (7) angebrachten Verteilungsleitungen (9) für die Spülung aller Spalte (II, 12, 13,14) zwischen dem Verstellorgan (1) und dem Gehäuse (7) damit verbunden sind.

3. Rohrweiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte (11,12,13,14) zwischen dem Verstellorgan (1) und dem Gehäuse (7) in an sich bekannter Weise ständig mit einem unter höherem Druck stehenden Sperrwasseranschluß in Verbindung stehen.