DE3038577A1 - Vorrichtung zum transport von feststoff-teilchen zwichen zonen mit wesentlich unterschiedlichen druecken - Google Patents

Vorrichtung zum transport von feststoff-teilchen zwichen zonen mit wesentlich unterschiedlichen druecken

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DE3038577A1
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Frank C. Palatine Ill. Schora jun.
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

Description

8. September 1980
80
038577
Institute of
Gas Technology
3424 South State Street
Chicago, Illin. 60616
u.s.aI
Vorrichtung zum Transport von Feststoff-Teilchen
zwischen Zonen mit wesentlich unterschiedlichen Drücken
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Transport von
Feststoff-Teilchen zwischen Zonen mit wesentlich unterschiedlichen Drücken, bei der ein Feststoff-Speicherbehälter die Feststoff-Teilchen über ein erstes Ventil einem Schleusenbehälter mit einer Flüssigkeit zuführt, deren Dichte kleiner ist als die Dichte der Feststoff-Teilchen, bei der die Feststoff-Teilchen am unteren Ende des Schleusenbehälters
austreten, und über ein zweites Ventil einer Fördereinrichtung zum Weitertransport in einen Druckbehälter zugeführt
werden, und bei der eine Flüssigkeitspumpe vorgesehen ist, mit der dem Schleusenbehälter Flüssigkeit zugeführt, oder
entnommen werden kann, um den Druck in dem Schleusenbehälter zu erhöhen oder zu reduzieren.
Bei einer derartigen Vorrichtung bildet die Flüssigkeit in dem Schleusenbehälter eine Flüssigkeitsdichtung zwischen
dem unter Druck stehenden Druckbehälter und dem unter wesentlich kleinerem Druck stehenden Schleusenbehälter.
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ORiGiNAL INSPECTED
3P38577
Es sind schon verschiedene Vorrichtungen verwendet worden, um Feststoff-Teilchen in einen Druckbehälter einführen zu können. Es sind Gas-Schleusenbehälter verwendet worden, um Feststoff-Teilchen in einen Druckbehälter einzubringen. Die Feststoff-Teilchen werden unter atmosphärischem Druck in den Schleusenbehälter eingebracht, dann wird der Schleusenbehälter geschlossen und mit Gas unter Druck gesetzt, bis der Druck im Schleusenbehälter dem Druck im Druckbehälter entspricht. Die Feststoff-Teilchen werden dann dem Druckbehälter zugeführt, in dem annähernd der gleiche Druck herrscht. Der Schleusenbehälter wird danach von dem Druckbehälter getrennt und zum Einführen von neuen Feststoff-Teilchen wieder auf atmosphärischen Druck gebracht. Gas-Schleusenbehälter erfordern komplizierte und teure Ventile und führen in der Praxis zu großen Zykluszeiten.
Schleusenbehälter sind auch schon als lange Schwerkrafthebel , über dem Druckbehälter ausgebildet worden, um den Druckunterschied zu überwiden, so daß sie nur für verhältnismäßig kleine Druckunterschiede von ungefähr 10 psi, aber nicht für die erforderlichen großen Druckunterschiede ausgelegt werden können. In den US-PSn 26 26 230 und 28 85 099 sind verschiedene Ausgestaltungen von Schwerkrafthebeln gezeigt, die aber die Hauptschwierigkeiten der Länge der für hohe Druckunterschiede erforderlichen Hebel nicht lösen.
Flüssigkeiten mit hoher Dichte werden nach den US-PSn 27 04 und 30 09 588 empfohlen, um den gewünschten^ Druckunterschied zu erzeugen. Die dafür vorgesehenen Flüssigkeiten, wie gegeschmolzenes Blei, Quecksilber, Zinn oder dgl. bringen aber schwerwiegende wirtschaftliche und umweltbedingte Nachteile.
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Wasser als Flüssigkeitsdichtung wird in einem System mit einer Trommel mit sich drehenden Zubringerfördergefäßen verwendet, wie die US-PS 28 28 026 zeigt. Der Arbeitsdruck einer Retorte wird durch ein Flüssigkeitsteigrohr ausgeglichen und wieder auf die Verwendung von kleinen Druckunterschieden aufgrund der erforderlichen Höhe des Flüssigkeitssteigrohres beschränkt.
Bei der Vorrichtung nach der US-PS 29 25 928 werden grobe Feststoff-Teilchen über ein Flüssigbett von fein verteilten Feststoff-Teilchen in einem Steigrohr geleitet, um den Druckunterschied zwischen zwei Zonen mit unterschiedlichem Druck auszugleichen. Diese Vorrichtung ist jedoch nur für Druckunterschiede von ungefähr 10 bis 20 psi praktisch anwendbar.
Die US-PS 37 25 105 zeigt einen Schleusenbehälter mit Flüssigkeit, die als Flüssigkeitsdichtung dient. Durch diese Flüssigkeit fallen Feststoff-Teilchen mit größerer Dichte und werden mittels einer Fördereinrichtung, z.B. einem Schraubenförderer, einem Druckbehälter zugeführt. Diese Vorrichtung kann mit größerem Druckunterschied als bekannte Vorrichtungen arbeiten, sie hat aber den Nachteil, daß die Feststoff-Teilchen unerwünscht Flüssigkeit in den Druckbehälter bringen, insbesondere mit kleinen Feststoff-Teilchen. Außerdem kann die Flüssigkeit selbst in den Druckbehälter gelangen, wenn in diesem ein Druckabbau vorgenommen wird. Es ist offenkundig, daß in vielen Reaktorsystemen der Eintritt von Flüssigkeit in den Druckbehälter ruinös ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der mit großen Druckunterschieden und mit kleiner Teilchengröße der Feststoff-Teilchen ge-
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ORIGINAL INSPECTED :
arbeitet werden kann und sichergestellt ist, daß Flüssigkeit weder direkt noch mit den Feststoff-Teilchen in den Druckbehälter gelangen kann.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Trennkammer zum Trennen der Feststoff-Teilchen und der Flüssigkeit vorgesehen ist, in der der gleiche Druck wie in dem Druckbehälter herrscht, daß ein Feststoff-Eingang im oberen Teil der Trennkammer mit der Fördereinrichtung und ein Feststoff-Ausgang im unteren Teil der Trennkammer mit dem Druckbehälter verbunden sind, daß ein Sieb diesen Feststoff-Eingang und diesen Feststoff-Ausgang der Trennkammer miteinander verbindet, daß die Trennkammer unterhalb des Siebes einen Flüssigkeits-Sammelbereich aufweist, der über eine Flüssigkeitspumpe und eine Leitung zur Rückführung der angesammelten Flüssigkeit mit dem Schleusenbehälter in Verbindung steht, daß die Feststoff-Teilchen mit der anhaftenden Flüssigkeit mittels der Fördereinrichtung dem oberen Teil des Siebes zuführbar ist, daß die Feststoff-Teilchen auf der Oberseite des Siebes zurückgehalten sind und über den Feststoff-Ausgang der Trennkammer in den Druckbehälter gelangen und daß die Flüssigkeit durch das Sieb in den Flüssigkeits-Sammelbereich der Trennkammer gelangt.
Mit dieser Vorrichtung können die Feststoff-Teilchen in dem Schleusenbehälter auf den gleichen Druck wie im Druckbehälter gebracht werden. Die Flüssigkeit im Schleusenbehälter bringt eine eindeutige druckdichte Abdichtung und dient gleichzeitig als Medium zur Druckerzeugung, über die ge-0 schlossene Fördereinrichtung und die geschlossene Trennkammer können die Feststoff-Teilchen praktisch unter gleichem Druck in den Druckbehälter geführt werden. Dabei wird
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die Flüssigkeit sicher im Schleusenbehälter und der Fördereinrichtung zurückgehalten, ja beim Herunterrollen der Feststoff-Teilchen auf dem schräggestellten Sieb der Trennkammer werden die Feststoff-Teilchen auch noch von der anhaftenden Flüssigkeit befreit. Diese Flüssigkeit gelangt in einen Speicherraum der Trennkammer und kann von dort aus mittels einer Flüssigkeitspumpe wieder in den Flüssigkeitskreislauf des Schleusenbehälters zurückgeführt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 schematisch und als Schnitt eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung, und
Figur 2 einen Teilschnitt einer anderen Ausführungsform der Fördereinrichtung in einer Vorrichtung nach der Erfindung. 25
Gemäß Figur 1 werden die Feststoff-Teilchen in einem Feststoff-Speicherbehälter 10 gespeichert, der als unten offener Silobunker gezeigt ist. Die Feststoff-Teilchen können 0 beliebige Gestalt oder Größe aufweisen, so wie es für jede beliebige chemische Reaktion in einem geschlossenen Druckbehälter am zweckmäßigsten ist. In den meisten Fällen sind
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die Feststoff-Teilchen in der Größenordnung von 1 mm bis 10 cm im Durchmesser. Der Feststoff-Speicherbehälter 10 kann zur Abmessung der gewünschten Menge an Feststoff-Teilchen ausgenützt werden. Die Transporteinrichtung 11 ist als Endlosförderband gezeigt, welches eine Antriebsrolle und eine Leerlaufrolle aufweist und so angeordnet ist, daß es im Betrieb die Feststoff-Teilchen von dem unteren Auslaß des Feststoff-Speicherbehälters 10 dem Eingangsventil 12 des Schleusenbehälters 16 zuführt. Es ist erkennbar, daß das Endlosförderband im Stillstand einen Verschluß für den Auslaß im Boden des Feststoff-Speicherbehälters 10 bildet und das öffnen der Haupteingänge des Schleusenbehälters 16 zur Atmosphäre zuläßt.
Der Schleusenbehälter 16 weist einen Eingangsanschluß 15 und zwei Eingangsventile 12 und 14 auf. Am Boden des Schleusenbehälters 16 sind in ähnlicher Weise zwei Ausgangsventile 17 und 18 vorgesehen. Die Mehrfach-Eingangsventile und -Ausgangsventile zur Absperrung des Schleusenbehälters 16 sind erwünscht, um einen ausreichenden Verschluß desselben zu gewährleisten, wenn dies erforderlich ist. Das Eingangsventil 12 ist mit einem Auslaß 13 versehen, der selbst wieder mit einem Ventil ausgerüstet ist. Durch die im Schleusenbehälter 16 befindliche Flüssigkeit wird ein druckdichter Verschluß erreicht. Die Flüssigkeit kann eine beliebige Flüssigkeit mit einer Dichte kleiner als die Dichte der durchgeleiteteten Feststoff-Teilchen sein, die vorzugsweise mit den Feststoff-Teilchen nicht reagiert. Für viele Fälle kann Wasser als geeignete Flü-sigkeit verwendet werden. Ein Flüssigkeitsspeisebehälter 30 hat eine Flüssigkeitsversorgungsleitung 31, über die dem Flüssigkeitsspeisebehälter 30 von einer äußeren Flüssigkeitsquelle Flüssigkeit zugeführt wird. Die Flüssig-
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keit in dem Flüssigkeitsspeisebehälter 3 0 wird mittels einer Pumpe 32 über die Versorgungsleitung 33 dem Schleusenbehälter 16 zugeführt oder es wird Flüssigkeit aus dem Schleusenbehälter 16 mittels der Pumpe 32 über die Versorgungsleitung 33 in den Flüssigkeitsspeisebehälter 30 zurückgeführt, um in dem Schleusenbehälter 16 den gewünschten Druckausgleich zu erhalten. Die Rückflußleitung 34 geht am oberen Teil des Schleusenbehälters 16 ab und führt zum Flussigkeitsspeisebehälter 30. Über diese Rückflußleitung 34 gelangt die von den Feststoff-Teilchen in dem Schleusenbehälter 16 verdrängte Flüssigkeit zum Flüssigkeitsspeisebehälter 30.
Der Ausgang 19 des Schleusenbehälters 16 führt die Feststoffteilchen aus dem Schleusenbehälter 16 der Förderkammer 20 der Fördereinrichtung zu. Figur 1 zeigt in der Förderkammer 20 einen Schraubenförderer 21, der von einem Motor 22 angetrieben wird und die Feststoff-Teilchen vom Boden des Schleusenbehälters 16 dem oberen Teil einer Trennkammer 23 zum Trennen der Feststoff-Teilchen und der Flüssigkeit zuführt. Wenn die 0 Ausgangsventile 17 und 18 des Schleusenbehälters 16 geöffnet sind, dann fließt die Flüssigkeit.aus dem Schleusenbehälter 16 in die Förderkammer 20.
Figur 2.zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel für eine Fördereinrichtung für die Vorrichtung nach der Erfindung. Die Förderkammer 20 der Figur 2 entspricht der Förderkammer 20 nach Figur 1, enthält aber ein Endlosförderband 40, das über das Antriebsrad 42 und das Leerlaufrad 43 geführt ist. An dem Endlosförderband 40 sind in Abständen Fördergefäße 41 angebracht, die die Feststoff-Teilchen vom Boden der Förderkammer 20 dem oberen Teil der Trennkammer 23 zuführen.
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' Ä INSPECTED
44,
Die Trennkammer 23 zum Trennen der Feststoff-Teilchen und der Flüssigkeit weist Trennmittel auf, die vom Feststoff-Eingang im oberen Teil der Trennkammer 23 zum Feststoff-Ausgang 25 verlaufen, der im unteren Teil der Trennkammer 23 liegt und zum Druckbehälter 26 führt. Das als Sieb 24 ausgebildete Trennmittel ist so ausgelegt, daß die Feststoff-Teilchen auf der Oberseite des Siebes 24 zurückgehalten werden, daß es aber der Flüssigkeit den Durchgang zu einem Sammelbereich im unteren Teil der Trennkammer 23 freigibt. Mit dem Ausdruck Sieb kann jedes beliebige perforierte Material, Profilteil, Webteil oder dgl. gemeint sein, das der Flüssigkeit ausreichende Durchgangswege zum unteren Teil der Trennkammer 23 schafft, die Feststoff-Teilchen aber zurückhält und dem Feststoff-Ausgang zuführt. Die Trennkammer 23 trennt im wesentlichen die gesamte Flüssigkeit von den Feststoff-Teilchen, wenn diese auf dem Sieb herabrollen. Das Entfernen der mit den Feststoff-Teilchen verbundenen Flüssigkeit ist in den Fällen sehr wichtig, wenn weniger als einige Prozentanteile an Flüssigkeit, die dem Druckbehälter zugeführt werden, die Reaktion schon beträchtlich beeinflussen. Darüber hinaus, ist bei bekannten Vorrichtungen dieser Art ohne Trennkammer zum Trennen der Feststoff-Teilchen und der Flüssigkeit beim Druckaufbau und beim Druckabbau zu befürchten, daß Flüssigkeit in den Druckbehälter gelangt, so daß es gelegentlich erforderlich wird, die gesamte Vorrichtung auseinanderzunehmen und zu reinigen. Die Trennung der Feststoff-Teilchen und der Flüssigkeit nach der Erfindung ermöglicht auch das Arbeiten mit kleineren Feststoff-Teilchen wie bei bekannten Vorrichtungen dieser Art. Die Trennkammer zum Trennen der Feststoff-Teilchen und der Flüssigkeit bringt auch eine Flexibilität im Einsatz verschiedener Fördereinrichtungen, die den Boden des die Feststoff-Teilchen, und die Flüs-
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sigkeit enthaltenden Schleusenbehälters 16 mit dem Druckbehälter 26 verbunden, wie z.B. das Endlosförderband 40 mit den Fördergefäßen 41 zeigt.
Im Betrieb sind der Schleusenbehälter 16 und die Förderkammer 20 etwa zur Hälfte mit Flüssigkeit gefüllt. Die Ausgangsventile 17 und 18 des Schleusenbehälters 16 sind geschlossen, die Eingangsventile 12 und 14 sind jedoch geöffnet, so daß die Feststoff-Teilchen in den Schleusenbehälter 16 eingeführt werden. Da die Feststoff-Teilchen sich in dem unteren Teil des Schleusenbehälters 16 ansammeln, steigt die verdrängte Flüssigkeit in den oberen Teil des Schleusenbehälters 16 an und wenn überschüssige Flüssigkeit vorhanden ist, fließt sie in den Flüssigkeitsspeisebehälter 30 zurück. Die Eingangsventile 12 und 14 des Schleusenbehälters 16 werden dann geschlossen und der Druck im Schleusenbehälter 16 wird durch Einführen oder Abziehen von Flüssigkeit über die Flüssigkeitspumpe 32 eingestellt. Wenn der Druckunterschied zwischen dem Druckbehälter 26 und dem Schleusenbehälter 16 ausgeglichen ist, werden die Ausgangsventile 17 und 18 geöffnet, die Feststoff-Teilchen fallen aus dem Schleusenbehälter 16 und werden mittels der Fördereinrichtung der Trennkammer 23 zum Trennen der Feststoff-Teilchen und der Flüssigkeit zugeführt. Der Flüssigkeitspegel in der Fördereinrichtung und dem Schleusenbehälter 16 wird.mittels der Flüssigkeitspumpe 32 auf einer ausreichenden Höhe gehalten, um einen Eückfluß vom Druckbehälter 26 zum Schleusenbehälter 16 zu verhindern. Wenn die Feststoff-Teilchen vollständig der Trennkammer 23 zugeführt sind, dann werden die Ausgangsventile 17 und 18 des Schleusenbehälters 16 wieder geschlossen und die Eingangsventile 12und 14 wieder geöffnet und der Vorgang wiederholt sich von neuem.
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Ein kontinuierlicher Strom an Feststoff-Teilchen kann dadurch erreicht werden, daß mehrere derartige Schleusenbe-, halter mit Mehrfachventilen parallelgeschaltet sind und die Fördereinrichtung speisen.
5
Die Vorrichtung nach der Erfindung kann aus beliebigem geeignetem Material nach dem Stand der Technik gebaut werden, wenn es nur die gewünschten Konstruktionseigenschaften und erforderlichen Beständigkeiten gegen Korrosion und Verschleiß besitzt.
Die Ventile des Schleusenbehälters 16, die Transporteinrichtungen und die Fördereinrichtungen können alle motorbetrieben und zusammen mit den Pumpen 32 und 36 elektronisch gesteuert sein, um einen vollständig automatischen Betrieb zu erhalten. Die Maßnahmen für einen derartigen automatischen Betrieb sind bekannt, und für einen Fachmann auf diesem Gebiet ohne weiteres durchführbar.
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit einem bestimmten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde und dabei .viele Einzelheiten zum Zwecke der Erläuterung vorausgesetzt wurden, ist es dem Fachmann unbenommen, die vorliegende Erfindung für zusätzliche Ausführungsbeispiele anzuwenden und dabei bestimmte Einzelheiten beträchtlich zu ändern, ohne den Grundgedanken der Erfindung aufzugeben.
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Leer seife

Claims (8)

3Ρ38577 Patentansprüche :
1. Vorrichtung zum Transport von Feststoff-Teilchen zwischen Zonen mit wesentlich unterschiedlichen Drücken, bei der ein Feststoff-Speicherbehälter die Feststoff-Teilchen über ein erstes Ventil einem Schleusenbehälter mit einer Flüssigkeit zuführt, deren Dichte kleiner ist als die Dichte der Feststoff-Teilchen, bei der die Feststoff-Teilchen am unteren Ende des Schleusenbehälters austreten, und über ein zweites Ventil einer Fördereinrichtung zum Weitertransport in einen Druckbehälter zugeführt werden, und bei der eine Flüssigkeitspumpe vorgesehen ist, mit der dem.Schleusenbehälter Flüssigkeit zugeführt oder entnommen werden kann, um den Druck in dem Schleusenbehälter zu erhöhen oder zu reduzieren,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Trennkammer (23) zum Trennen der Feststoff-Teilchen und der Flüssigkeit vorgesehen ist, in der
der gleiche Druck wie in dem Druckbehälter (26) herrscht, daß ein Feststoff-Eingang im oberen Teil der Trennkammer (23) mit der Fördereinrichtung und ein Feststoff-Ausgang im unteren Teil der Trennkammer (23) mit dem Druckbehälter (26) verbunden sind,
daß ein Sieb (24) diesen Feststoff-Eingang und diesen Feststoff-Ausgang (25) der Trennkammer (23) miteinander verbindet,
daß die Trennkammer (23) unterhalb des Siebes (24)
einen Flüssigkeits-Sammelbereich aufweist, der über
eine Flüssigkeitspumpe (36) und eine Leitung (35) zur Rückführung der angesammelten Flüssigkeit mit dem Schleusenbehälter (16) in Verbindung steht,
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daß die Feststoff-Teilchen mit der anhaftenden Flüssigkeit mittels der Fördereinrichtung dem oberen Teil des Siebes (24) zuführbar ist,
daß die Feststoff-Teilchen auf der Oberseite des Siebes (24) zurückgehalten sind und über den Feststoff-Ausgang der Trennkammer (23) in den Druckbehälter (26) gelangen und daß die Flüssigkeit durch das Sieb (24) in den Flüssigkeits-Sammelbereich der Trennkammer (23) gelangt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fördereinrichtung als Schraubenförderer (21) ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fördereinrichtung als Endlosbandförderer (40) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Endlosbandförderer (40) mit mehreren Fördergefäßen (41) versehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn ζ e ichnet,
daß der Feststoff-Speicherbehälter (10) ein unten offener Silobehälter ist,
daß eine Transporteinrichtung (11) die Feststoff-Teilchen vom Silobehälter dem Schleusenbehälter (16) zuführt,
daß der Schleusenbehälter (16) geschlossen ist, im obe-
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ORIGINAL INSPECTED
ren Teil ein Eingangsventil, (12,14) und im unteren Teil ein Ausgangsventil (17,18) aufweist, daß der Ausgang (19) des Ausgangsventils (17,18) mit dem Eingang der geschlossenen Förderkammer (20) der Fördereinrichtung verbunden ist, daß ein Flüssigkeitsspeisebehälter (30) vorgesehen ist, der über eine Rückflußleitung (34) mit dem oberen Teil und über eine Flüssigkeitspumpe (32) und eine Versorgungsleitung (33) mit dem unteren Teil des Schleusenbehälters (16) verbunden ist und daß der Flüssigkeitsspeisebehälter (30) über eine Flüssigkeitsversorgungsleitung (31) von einer äußeren Flüssigkeitsquelle füllbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Transporteinrichtung (11) als Endlosförderband ausgebildet ist, das die untere offene Seite des Feststoff-Speicherbehälters (10) verschließt und nur im Betrieb Feststoff-Teilchen zum Schleusenbehälter (16) transportiert.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Eingangsventil (12,14) mit einem zusätzlichen, über ein Ventil schaltbaren Auslaß (13) versehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Eingangsventil (12,14) und das Ausgangsventil (17,18) jeweils aus mindestens zwei in Reihe geschalteten Ventilen besteht.
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DE19803038577 1979-10-22 1980-10-13 Vorrichtung zum transport von feststoff-teilchen zwichen zonen mit wesentlich unterschiedlichen druecken Granted DE3038577A1 (de)

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