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Verfahren und Vorrichtung zum Benetzen von schüttfähigem,
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trockenem Material Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Benetzen
von schüttfähigem, trockenem Material durch allseitiges Einspritzen von Benetzungsflüssigkeit
in das kontinuierlich geförderte Material.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens.
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Bei dem hier verarbeiteten Material handelt es sich um staubförmiges
oder körniges Material, das nach dem Zusatz der Benetzungsflüssigkeit, z. B. Wasser,
abbindet. Ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel ist der Bergbau, wo im Untertagebetrieb
Hohlräume mit schnell dämmenden Materialien ausgefüllt werden müssen, beispielsweise
zur Errichtung von Streckenbegleitdämmen.
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Bei dem Benetzungsvorgang bereiten insbesondere die Staubanteile des
zu verarbeitenden Materials Schwierigkeiten, weil das Material so rasch und vollständig
benetzt werden muß, daß auch die Staubanteile ausreichend gebunden sind, wenn das
Material frei aus tritt. Deshalb bereiten diejenigen Materialien besondere Schwierigkeiten,
die vollständig aus sehr feinem Staub bestehen,
beispielsweise Flugasche
und Zement. Durch erhöhte Zugabe von Wasser läßt sich zwar die Staubentwicklung
vermindern oder unterbinden, jedoch kann das Material nicht auf Böschung geblasen
werden. Deshalb wird dieses staubförmige Material vorzugsweise in Säcke aus Filterstoff
oder aus Kunststoff mit eingearbeitetem oder angeschlossenem Filter geblasen; erst
unmittelbar vor dem Eintritt in den Sack wird das Wasser zugegeben. Diese Säcke
sind schwierig anzubringen und bereiten verhältnismäßig hohe Kosten. Bei unzureichender
Benetzung des Materials bindet es teilweise nicht ab. Gleichwohl besteht ein besonderer
Bedarf an der Verwendung dieser staubförmigen Baustoffe, weil deren spezifisches
Gewicht wesentlich geringer ist als das von Baustoffen mit einem höheren Anteil
an körnigem Material. Das Gewicht der zur ausfüllung eines gegebenen Hohlraums erforderlichen
Baustoffmenge kann daher bei der Verwendung von staubförmigem Material wesentlich
geringer sein.
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Zu. Benetzen von staubförmigem Material ist eine Mischdüse bekannt
(DE-GM 77 13 809), die eine aus einem porösem Werkstoff bestehende Wand aufweist,
durch die Wasser und Luft unter Druck in den Düseninnenraum gedrückt werden; ein
anschließender Abschnitt der Mischdüse weist ebenfalls eine poröse Wand auf, durch
die Luft in den Düseninnenraum gedrUckt wird, um ein Anbacken des benetzten Materials
in diesem Bereich zu verhindern. Diese Mischdüse ist verhältnismäßig schwer und
wegen der Verwendung des porösen Werkstoffs für die Düsenwände verhältnismäßig kostspielig.
Außerdem läßt sich ein Anbacken des benetzten Materials nicht immer zuverlässig
verhindern.
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Bei einer bekannten Mischdüse (DE-OS 1 953 777), die nach dex eingangs
genannten Verfahren arbeitet, wird die Benetzungsillssigkeit,vorzugsweise Wasser,
durch eine in ihrer Spaltbreite verstellbare Ringdüse in das zu benetzende Material
eingesprüht,
und zwar unter einem Winkel von ungefähr 4'i0.
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In einem anschließenden Mischrohr muß das benetzte Material durch
Umlenkschaufeln durchmischt werden, um eine gleichmäßige Benetzung zu erreichen.
Dabei besteht die Gefahr, daß sich Teile des benetzten Materials an den Wänden der
MischdUse und insbesondere an den Umlenkschaufeln ansetzen und dort festbacken,
so daß es schon nach verhältnismäßig kurzer Betriebszeit erforderlich wird, die
zugesetzte Mischdüse zu reinigen.
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Allen bekannten Verfahren ist gemeinsam, daß die angestrebte rasche
Benetzung des trockenen Materials mit der Benetzungsflüssigkeit und die ebenfalls
angestrebte, notwendige Verhinderung des Anbackens in einem an den Benetzungsabschnitt
anschließenden Abschnitt der Mischdüse zueinander im Widerspruch stehen. Die Gefahr
des Anbackens ist umso größer, je intensiver der vorangehende Benetzungsvorgang
ist. Dringt die Benetzungsflüssigkeit aber zu langsam in das Material ein, so besteht
die Gefahr einer ungleichmäßigen Durchmischung des Materials mit der Benetzungsflüssigkeit.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten
Art so auszubilden, daß trotz einer intensiven Benetzung keine Gefahr eines Anbackens
im nachfolgenden DUsenabschnitt besteht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Benetzungsflüssigkeit
in einem Winkel von etwa 3 bis 8 ° zur radialen Richtung in Förderrichtung des Materials
in dieses mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit eingespritst wird und daß das
benetzte Material anschließend vibrierenden Sohlägen in einen gummielastischen Schlauch
ausgesetzt wird.
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Durch die fast radiale Einspritzrichtung gelangt die Flüssigkeit aus
der Rtngspaltdüse in einem fein verteilten Schleier
sehr rasch bis
in den mittleren Bereich des Materialstroms.
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Die unter der Virkung der vibrierenden Schläge ständig bewegte Schlauchwandung
verhindert nicht nur jegliches Ansetzen und Fostbacken des benetzten Materials,
sondern unterstützt durch die ausgesandten Stoßwellen den Benetsungs- und Durchmischungsvorgang.
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Es ist zwar bekannt (DE-AS 1 242 371), die Benetzungsflüssigkeit durch
genau radial ausgerichtete Einzeldüsen in den Naterialstrom einzuspritzen. Um ein
Anbacken zu verhindern, gelangt das benetzte Material anschließend in einen längeren
porösen Rohrabschnitt größeren Durchmessers, in dem durch die poröse Wandung ein
Gas zugegeben wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß in diesem nachfolgenden Rohrabschnitt
das Anbacken nicht inner zuverlässig verhindert werden kann und daß die hierbei
gewählte Einspritzrichtung dazu fiihrt, daß die Benetzungsflilssigkeit auch entgegengesetzt
zur Materialströmungsrichtung vordringt und daß das dort benetzte Material zum Anbacken
noch vor den Einspritzdüsen neigt.
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Ein Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer Mischdso,
die an Ende einer Druckleitung einer pneumatischen Fördereinrichtung angeordnet
ist und eine Ringspaltdilse zur Sufuhr von Benetzungsflilssigkeit aufweist, mit
einem an die Nisoladüse anschließenden Austragsrohr, ist erfindungs gemäß dadurch
gekennzeichnet, daß die Austrittsrichtung der Ringspaltdüse in einem Winkel von
etwa 3 bis 8 ° zur radialen Richtung der MischdUse in Materialförderrichtung geneigt
ist, daß das Austragsrohr mindestens in dem an die Ringspaltdüse anschließenden
Bereich als gummielastischer Schlauch ausgebildet ist, und daß der gummielastische
Schlauch von einem Längsstäbe aufweisenden Käfig umgeben ist, der mit einem Schlagvibrator
verbunden ist.
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In dieser Ausführung stellt die Mischdüse eine verhältnismäßig kurze
kompakte Einheit dar, an die sich das Austragsrohr anschließt, das vorzugsweise
vollständig aus dem gummielastischen Schlauch besteht. Da der mit dem Schlagvibrator
verbundene Käfig nur mit seinen Längsstäben den Schlauch berührt, entstehen keine
den MaterialfluB hindernden Vorsprünge oder Ausbauchungen der Schlauchinnenwand;
trotzdem wird die gesamte Fläche der Schlauchinnenwand in ständiger Schlagbewegung
gehalten, wodurch einerseits ein Anbacken verhindert und andererseits eine vollständige
Durchmischung des zumeist staubförmigen Materials mit der Benetzungsflüssigkeit
erreicht wird.
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Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, die Ringspaltdüse beiderseits
des Ringspalts mit einer Auskleidung aus gummielastischem Material zu versehen.
Dadurch werden Anbackungen im Bereich des Ringspalts vollständig verhindert.
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Zweckmäßigerweise ist vor der Ringspaltdüse noch eine Ringspalt-Lufteintrittsdüse
angeordnet, die verhindert, daß Benetzungsflilssigkeit oder bereits benetztes Material
sich entgegen der Materialflußrichtung bewegen und dort zu Anbackungen führen könnte,
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von UnteransprUchen.
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Dib Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist.
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Die Zeichnung zeigt in einem Längsschnitt eine am Ende einer Druckleitung
1 einer pneumatischen Fördereinrichtung angeordnete Vorrichtung zum Benetzen von
schüttfähigem, trockenem Material, beispielsweise Flugasche oder Zement. Das durch
die Druckleitung 1 in Richtung des Pfeiles P angeförderte Material gelangt an einer
Ringspalt-Lufteintrittsdüse 2 vorbei zu einer Ringspaltdüse 3,
die
einen Ringraum 4 aufweist, dem die Benetzungsflüssigkeit, beim dargestellten Ausführungsbeispiel
Wasser, durch zwei in der Zeichnung nur angedeutete Leitunvn5tangential zugeführt
wird. Das Wasser tritt durch den sich nach innen verjüngenden Ringraum 4 und durch
einen Ringspalt 6 in der in der Zeichnung angedeuteten Richtung unter einem Winkel
von etwa 3 bis 80 gegen-Uber der radialen Richtung aus. Der Förderdruck des Wassers
in der Leitung 5 und damit der Druck im Ringraum 4 werden so hoch gewählt1 beispielsweise
20 bis 25 bar, daß das Wasser mit hoher Geschwindigkeit aus dem Ringspalt 6 austritt
und bis zur Mitte in den Materialstrom eintritt.
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Der Ringspalt 6 wird auf einer Seite durch einen verstellbaren Schraubring
7 gebildet. Dadurch kann die Spaltbreite auf den für das Jeweilige Material optimalen
Wert eingestellt werden, beispielsweise 0,2 bis 0,3 mm.
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Beiderseits des Ringspalts 6 weist die Ringspaltdüse 3 ringförmige
Auskleidungen 8 und 9 aus Gummi oder einem ähnlichen, fördergutabweisenden Material
auf.
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An die Ringspaltdüse 3 schließt sich ein mit einem Flansch 10 versehener
Gummischlauch 11 an, der auch das Austragsrohr der Vorrichtung bildet. In seinem
an die Ringspaltdüse 3 anschlieBenden Bereich ist der Schlauch 11 von einem Käfig
12 umgeben, der mit einem Schlagvibrator 13 verbunden ist, der beispielsweise durch
eine Druckluftleitung 14 mit Antriebsenergie versorgt wird. Der Käfig 12 weist mehrere
parallele Längsstäbe 13 auf, die durch .eine gemeinsame, mit dem Schlagvibrator
13 verbundene Schelle 16 verbunden sind. Wie mit strichpunktierten Linien in der
Zeichnung angedeutet ist, liegen nur die Längsstäbe 15 am Schlauch 11 an, während
die Schelle 16 die Längsstäbe 19 außen wsgibt. Die Enden der Längsstäbe 15 des Käfigs
sind frei federnd ausgeführt. Der Schlauch 11 kann auch aus einem anderen elastischen
Material bestehen.
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Die Ringspalt-Lufteintrittsdüse 2 ist einstellbar ausgeführt,
Dazu
ist in einem Gehäuse 17, das mit einer Luftzufuhrleitung 18 verbunden ist, ein dünner
Hohlzylinder 19 mittels Schrauben 20 längsverschiebbar angeordnet. Der Hohlzylinder
19 stUtzt sich über Stützen 21 am Gehäuse 17 ab.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Schlagvibrator 13
mit etwa 2 bis 3 Schlägen pro Sekunde angetrieben. Das Material strömt mit einer
Geschwindigkeit von etwa 40 bis 45 m/sec.
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Die Länge des Schlauches 11 beträgt etwa 4 bis 3 m.
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Die Verwendung von Gummi oder ähnlichem Material für den Schlauch
11 und/oder insbesondere für die Auskleidungen 8s9 hat weiter noch den Vorteil das
diese Materialoberflächen dem Festsetzen des benetzten Förderguts entgegenwirken.