DE3140284A1

DE3140284A1 - Trockenpulverpumpe

Info

Publication number: DE3140284A1
Application number: DE19813140284
Authority: DE
Inventors: Ronald Joseph Harper; Maxwell George Artarmon New South Wales Hood
Original assignee: Fowlerex Pty Ltd
Current assignee: Fowlerex Pty Ltd
Priority date: 1980-10-13
Filing date: 1981-10-10
Publication date: 1982-07-22
Also published as: FR2492010B3; FR2492010A1; JPS5793827A; AU7592581A; GB2088486A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf die mechanisierte Verfahrensbehandlung von losen trockenen Pulvern und kann in industriellen Verfahren, die mit solchen Pulvern arbeiten, zur Fortbewegung der trockenen Pulver benutzt werden.

Die Förderung trockener Pulver wirft, verglichen mit den bei anderen Materialien auftretenden Problemen, ganz erhebliche Probleme auf. So muß z.B. das Pulver zur Vermeidung von Leckverlusten jederzeit genau so wie eine Flüssigkeit eingeschlossen bleiben, doch kann ein trockenes Pulver, anders als eine Flüssigkeit, wegen der sehr hohen Drucke, die erforderlich sind, um das Pulver zum Fließen zu bringen, nxchr. leicht durch Rohre hindurch gepumpt werden.

Bisher wurde die mechanisierte Verfahrensbehandlung von trockenem Pulver mit der einen oder anderen der nachfolgenden Vorrichtungen durchgeführt:

1. Pneumatische Fördervorrichtungen, bei denen das Pulver in einem Luftstrom oder dergleichen mitgeführt wird.

2. Förders chnecken.

3. Becherwerke und Hebezeuge.

4. Der "Fließförderer" ("Flowveyor"), der aus einem Rohr besteht, durch das hindurch mittels eines Drahtes eine Reihe von Scheiben geschleppt wird, die wie Kolben wirken, um das Pulver durch das Rohr zu schieben.

5. Die "Fuller Kinyon"-Pumpe, die eine nahezu luftdichte Schnecke aufweist, die das trockene Pulver auf der Bewegungsbahn eines Luftstroms innerhalb eines Rohres vorantreibt und es so erübrigt, daß das Vorratssilo bzw. der Behälter, aus dem das Pulver abgezogen wird, unter Druck gesetzt werden muß.

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Alle Formen pneumatischer Mitführungsförderung haben den einen Nachteil, daß sie viel Luft verwenden und damit viel Energie benötigen. Darüberhinaus muß das Pulver nach der Ablieferung noch von der Luft getrennt werden, und dieser Vorgang erfordert dann eine teure Ausrüstung, um Luftverschmutzungen zu vermeiden.

Andererseits fehlt den bereits bekannten Alternativen die verfahrensmäßige Flexibilität, und sie neigen auch zum Ausrieseln.

Die Erfindung überwindet die Nachteile der bereits bekannten Verfahrenstechniken dadurch, daß das Pulver so. durchlüftet und aufgelockert wird, daß es ausreicht, das Pulver zu verwirbeln und dann so zu pumpen, als ob es eine Flüssigkeit wäre. Es ist ersichtlich, daß die zur Verwirbelung des Pulvers benötigte Gasmenge viel kleiner ist als die zur Mitführung des Pulvers in einem Gasstrom erforderliche Menge. Außerdem hat sich gezeigt, daß verwirbeltes Pulver leicht auf hohen Druck gepumpt werden kann, um durch Rohre an einer entfernten Stelle ausgeliefert werden zu können.

Nach den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist das Verwirbelungsgas Luft, und es wird dem Pulver in der Pumpe selbst zugegeben oder zugemischt.

Die Erfindung besteht in einer Trockenpulverpumpe, welche eine Einrichtung zur Bildung eines Pulverraums sowie eine Einrichtung aufweist, die aus einem Pulvervorrat Pulver in den Pulverraum einzieht und aus diesem zu einer Ausgabestelle hindrückt, wobei eine Pulververwirbelungseinrichtung vorgesehen ist, die wenigstens einen gasdurchläßigen Oberflächenteil in der Oberfläche der den Pulverraum bildenden Einrichtung aufweist, sowie eine Vorrichtung, die durch diesen Oberflächenteil hindurch Gas unter Druck in einer Menge, die zur Verwirbelung des Pulvers und zur Erleichterung seiner

Fortbewegung durch den Pulverraum in diesen hinein abgibt«

Vorteilhaft ist die von der Verwirbelungsvorrichtung unabhängige Pumpe eine einfache Verdrängungspumpe, d.h. eine Pumpe, die einen Zylinder, einen darin hin- und herbeweglichen Kolben sowie Ein- und Auslaßventile aufweist, die beim Rückhub des Kolbens das Einströmen von Fördergut in den Zylinder und beim Vorhub bzw. Arbeitshub des Kolbens das Ausströmen von Fördergut aus dem Zylinder erlauben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschriebenσ

Figur 1 ist ein Schnitt durch eine doppelt wirkende Verdrängungspumpe gemäß der Erfindung.

Figur 2 ist ein im vergrößerten Maßstab dargestellter Schnitt durch die aus Kolben und Kolbenstange bestehende Kolbenbaugruppe der Pumpe in Figur 1.

Figur 3 ist ein schematischer Schaltplan.

Die gezeichnete Pumpe besteht aus einem Pumpengehäuse 3,' einer Einlaßöffnung 4, Auslaßöffnungen 5 und 6, einem Einlaßventil 7, Auslaßventilen 8 und 9, einer aus Kolben und Kolbenstange bestehenden Kolbenbaugruppe 10 und einem doppelt wirkenden hydraulischen"Schubkolben 11, der zur Erzeugung der Hin- und Herbewegung der Kolbenbaugruppe 10 mit dieser über ein Querhaupt T2 verbunden ist.

Das Pumpengehäuse 3 ist ein einfacher Zylinder mit offenen Enden, von dem jedoch mitten zwischen beiden Enden ein Rohrstutzen 13 absteht. Der Rohrstutzen 13 bildet einen Teil der Einlaßleitung 4.

Das Einlaßventil 7 ist ein Drosselklappenventil und weist einen ringförmigen Ventilkörper 14, eine quer dadurch gehende gekröpfte Welle 15, eine an der Welle 15 befestigte Drossel-

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klappe 16 und einen doppelt wirkenden hydraulischen Schubkolben 17 auf, der mit dem gekröpften Ende der· Welle 15 verbunden ist und die Welle um 90° drehen kann, um das Ventil fallweise zu öffnen oder zu schließen«

Die Einlaßleitung 4 weist weiterhin ein geflanschtes Anschlußrohr 18 auf, welches mit dem Auslaß eines umgekehrt kegelförmigen Pulvervorratstrichters 19 verschraubt sein kann. Der Ventilkörper 14 ist scheibenartig zwischen das Anschlußrohr 18 und den Rohrstutzen 13 gesetzt, und die ganze aus dem Rohrstutzen 13, dem Ventilkörper 14 und dem Anschlußrohr 18 bestehende Einlaßleitung 4 wird durch Spannschrauben 20 als Baugruppe zusammengehalten.

Die Auslaßleitung 5 besteht aus einem Rohrkrümmer 21, einem geflanschten konischen Rohrverbinder 22 und einem Ventilkörper 23, der den Ventilkörper des Auslaßventils 8 darstellt«,

Die Teile der Auslaßleitung 5 werden wie die Teile der Einlaßleitung 4 durch Spannschrauben 27 zusammengehalten.

Das Auslaßventil 8 besteht aus dem Ventilkörper 23, einer gekröpften Welle 24, einer Drosselklappe 25 und einem doppelt wirkenden Schubkolben 26.

Die Auslaßleitung 6 ist der Leitung 5 ähnlich und besteht aus einem Rohrkrümmer 27, einem Ventilkörper 28, der den Ventilkörper des Drosselklappen-Auslaßventils 6 darstellt,, einem konischen Rohrverbinder 28 und Spannschrauben 29.

Die Auslaßleitungen 5 und 6 sind zwecks Bildung einer Baugruppe mittels weiterer Spannschrauben 30.mit dem Pumpengehäuse 3 verbunden.

Die Welle des Ventils 9 ist (über nicht gezeichnete Bauteile) mit der Welle 24 des Ventils 8 verbunden, so daß die Ventile

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8 und 9 so aufeinander abgestimmt arbeiten, daß ein Ventil öffnet, wenn das andere schließt. Bezüglich dieser Ventile und des Einlaßventils 7 ist anzumerken, daß die in Figur 1 gezeichnete Arbeitsmechanik und auch die Ventile selbst schematisch dargestellt sind.

Der Pumpenkörper 3 mit den Auslaßleitungen 5 und 6 ist auf einem .aus Einzelteilen zusammengesetzten Stahlgestell 31 montiert, an dessen einem Ende der.Schubkolben 11 schwenkbar angelenkt ist.

Der Schubkolben 11 ist ein Schubkolben von der bei doppele wirkendem hydraulischem Zylinder mit Kolben gebräuchlichen Bauart, bei der der Kolben hin-und herläuft, damit die Kolbenstange in Vor- und Rückhüben hin und her geht. Die Kolbenstange des Schubkolbens ist schwenkbar an das Querhaupt 12 angelenkt, welches auf einer fest am Gestell 31 angebrachten Führungsstange gleitet. Das Querhaupt 12 ist weiterhin bei schwenkbar an die rohrförmige Kolbenstange 34 angelenkt, die ein Teil der Kolbenbaugruppe 10 ist. Die rohrförmige Stange 34 ist durch eine Stopfbuchse 35 verschiebbar geführt, die durch die äußere gekrümmte Wandung des Rohrkrümmers 27 hindurch geht. Die Stopfbuchse 35 ist von der gebräuchlichen Art und weist eine rohrförmige Buchsenmutter 36 auf, die das Dichtungsmaterial 37 an die rohrförmige Stange 34 andrückt, um die Stopfbuchse gegen Leckverluste abzudichten.

Vorzugsweise wird die Stopfbuchse über ein aus Schmierkanal und Schmiernippel bestehendes Schmiersystem 38 geschmiert. Auch kann die Neigung zu Leckverlusten durch eine Druckleitung 39 herabgesetzt werden, die Luft aus einer Preßluftquelle aufnehmen kann. Der allgemeine Aufbau und die Wirkungsweise der Stopfbuchse 35 ist dem Fachmann aus der vorstehenden kurzen Beschreibung ohne weiteres verständlich.

Die Kolbenstange 34 trägt einen Kolben 40, der nachfolgend noch ausführlich beschrieben werden wird.

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Im Betrieb kann der Kolben 40 hin- und herlaufen, wobei die Ein- und Auslaßventile synchron mit der Hin- und Herbewegung des Kolbens 40 geöffnet und geschlossen werden, damit sich ein Pumpvorgang ergibt.

Ein hydraulisches System, durch das ein derart aufeinander abgestimmtes Arbeiten von Kolben und Ventilen erreicht werden kann, ist in Figur 3 dargestellt, in der 42 einen hydraulischen Sumpf darstellt und 43 eine Pumpe ist, die Flüssigkeit aus dem Sumpf 42 ansaugt und auf das übrige hydraulische System verteilt.

Der Ausgangsdruck der Pumpe 43 wird durch ein Überströmventil 44 gesteuert.

Der volle Druck der Pumpe 43 wird auf ein elektromagnetisch betätigtes Umschaltventil 45 gegeben, welches den Betrieb des Schubkolbens 11 steuert.

Der Ausgangsdruck der Pumpe 43 wird über ein Druckminderventil 46 reduziert und dann auf weitere elektromagnetisch betätigte Umsehaltventile 47 und 48 gegeben, welche den Betrieb der Schubkolben 26 und 17 steuern.

Die Ventile 45, 47 und 48 können von einer Stromquelle her über (nicht gezeichnete)' Endschalter betätigt werden, die mit der Kolbenstange 34 oder mit dem einen oder anderen der mit ihr hin- und zurücklaufenden Teile zusammenwirken.

Die insoweit beschriebene Pump- und Steuereinrichtung ist im wesentlichen von üblicher Bauart, und es wird angenommen, daß sich deshalb eine ausführlichere Beschreibung für den Fachmann erübrigt.

Gemäß der Erfindung sind Verwirbelungseinrichtungen vorgesehen, um in das Pulver Luft hineinzulassen, die in Mengen

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eingepumpt wird, die ausreichen, das Pulver so zu verwirbeln, daß dieses dann wie eine Flüssigkeit oder so, als ob es eine Flüssigkeit wäre, gepumpt werden kann. Es wird betont, daß die in das Pulver eingelassene Luftmenge sehr viel kleiner ist, als sie für dielfrtführung des Pulvers in einem Luftstrom notwendig wäre, da es ja die mechanische Pumparbeit des Kolbens 40 ist, welche die Fortbewegung des Pulvers durch die Pumpe hindurch bewirkt_o

Die Pulververwirbelungsvorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Glocke, die einen Oberflächenteil der Oberfläch: eines den Pulverraum innerhalb der Pumpe bildenden Bauteils abdeckt, sowie aus einer öffnung oder aus Löchern in diesem Bauteil, die es ermöglicht bzw. ermöglichen, daß der Glocke zugeführte Luft in den Pulverraum austritt. Vorzugsweise erfolgt der Luftzutritt über eine poröse Trennwand wie z.B. einem gewebten Stoff oder dergleichen.

50 weist der Rohrkrümmer 21 eine Pulververwirbelungseinrichtung auf, die einen Teil seiner äußeren Oberfläche bedeckt und aus einer Glocke 49, mehreren Löchern 50, einer Scheibe

51 aus gewebtem Stoff und einem Anschlußstutzen 52 besteht, durch den hindurch Luft aus einer (nicht gezeichneten) Druckluftquelle in den Raum zwischen der Glocke und den Rohrkrümmer eingespeist wird, damit sie durch die Stoffscheibe 51 und die Löcher 50 hindurch in das Pulver hinein entweicht»

In gleicher Weise kann der Rohrverbinder 22 von einer Glocke 53 umfaßt sein, wobei eine Manschette 45 aus gewebtem Stoff vier relativ große öffnungen in den gekrümmten Wänden des Rohrverbinders abdeckt«

Der Rohrverbinder 28 kann mit einer Luftverwirbelungseinrichtung 56 versehen sein, welche der soeben in Verbindung mit dem Rohrverbinder 22 beschriebenen entspricht»

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Sodann kann, bei 57, der Rohrkrümmer 27 mit Einrichtungen versehen sein, die im wesentlichen die gleichen sind, wie die in Verbindung mit dem Rohrkrümmer 21 beschriebenen. In diesem Falle sind die Luftzutrittseinrichtungen 57 etwas kleiner als die entsprechenden Einrichtungen des Krümmers 21, weil die Stopfbuchse 35 hineinragt, weswegen zusätzliche Luftzutrittseinrichtungen bei 58 vorgesehen sein können, die aus einer kleiner Glocke 59 und durchlässigem Stoff 51 bestehen, der eine relativ große öffnung in der Wandung des Krümmers 27 bedeckt.

Von besonderer Wichtigkeit ist der Luftaustritt durch den Kolben 40 hindurch in die an ihm anliegende Pulvermasse hinein. Zu diesem Zweck kann die mit der Kolbenbaugruppe 10 verbundene Pulververwirbelungseinrichtung vorgesehen sein? die ein inneres Rohr 59 aufweist, welches koaxial mit der rohrförmigen Kolbenstange 34 ist und dadurch hindurchläuft. Preßluft wird aus einer geeigneten Quelle in die Nippel 60 und 61.eingespeist, damit sie einerseits in den ringförmigen Zwischenraum zwischen der Stange 34 und dem Rohr 59 und andererseits in das Innere des Rohres 59 eingeführt wird, damit sie aus dem Kolben 40 in das Pulver hinein entweicht. Der Anschluß an die Nippel 60 und 61 kann über biegsame Luftzufuhrschläuche erfolgen, damit die Hin- und Herbewegung der Baugruppe 10 nicht gestört wird.

Der Kolben 40 besteht aus zwei getrennten Scheiben 62 und und aus zwei gewebten Stoff membranen 64 und 65«· Aus dem Rohr 59 wird Luft auf eine Seite der Scheibe 62 zugeführt, damit sie durch die Membrane 64 entweicht, während aus dem ringförmigen Raum zwischen dem Rohr 59 und der Stange 34 Luft über die Löcher 66 in der Scheibe 63 und dann durch die Membran 65 strömt.

In allen Fällen wird die Luft vorzugsweise aus einer Preßluft-= quelle bei einem Druck entnommen, der wenigstens bei und

vorzugsweise noch etwas über dem.maximalen Druck liegt, der während des Pumpens auf das verwirbelte Pulver einwirkt. Dabei kann es sich auch um Luft aus der Quelle handeln, die dem Nippel und der Leitung 39 zugeführt wird.

Vorzugsweise wird die Luftzufuhr zu den Trennwänden 64 und 65 sowie den entsprechenden Auslaßleitungen 5 und 6 gesondert gesteuert. Sie kann in diesem Falle an- und abgeschaltet werden, damit sich im Zylinder während des Verdichtungs- oder Arbeitshubes des Kolbens in Richtung auf die eine oder andere Auslaßöffnung hin vor dem Kolben Luftdruck aufbaut und hinter dem Kolben abfällt. Das erleichtert das Einziehen des Pulvers durch die Einlaßöffnung. Unter diesen Umständen, und selbst wenn der Luftdruck konstant gehalten wird, ergibt sich ein Druckunterschied am Kolben, und dieser Unterschied hätte Pulver-Leckverluste am Kolben zur Folge, wenn dieser vor die Einlaßöffnung 4 kommt. Um solche Leckverluste zu verhindern, ist am·Kolben vorzugsweise ein teilweise zylindrischer Schild 67 angebracht, der dafür sorgt, daß die Leitung 4 verschlossen wird, solange der Kolben vor ihrer öffnung steht.

Weil die Pumpe, abgesehen von der Verwirbelungsluftversorgung, von üblicher Bauart sein kann, kann die Erfindung auch bei anderen als der in den Zeichnungen dargestellten Pumpenbauarten verwendet werden. Insbesondere kann sie auch bei einfach wirkenden Verdrängungspumpen, bei Zentrifugalpumpen oder bei praktisch irgendeiner bekannten Pumpenbauart verwendet werden.

Claims

Trockenpulverpumpe Patentansprüche:

1. Trockenpulverpumpe, gekennzeichnet durch eine einen Pulverraum bildende Einrichtung (3) und eine Einrichtung (10), die aus einem Pulvervorrat Pulver in diesen Pulverraum einzieht und aus demselben wieder bis an eine Abgabestelle (22, 28) hinausdrückt, wobei eine Einrichtung (49, 5Oi 51, 52) zur Verwirbelung des Pulvers vorgesehen ist, die aus wenigstens einem gasdurchläßigen Oberflächenteil in der Oberfläche der den Pulverraum bildenden Einrichtung (3) sowie aus einer Vorrichtung besteht, welche Gas unter Druck und in Mengen, die ausreichen, um das Pulver·zu verwirbeln und seine Fortbewegung durch den Pulverraum hindurch zu erleichtern, durch diesen Oberflächenteil hindurch in den Pulverraum hinein abgibt.

2. Trockenpulverpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gasdurchläßige Oberflächenteil aus wenigstens einer öffnung (50) in der Oberfläche besteht, wobei eine gasdurchläßige Membran (51) die öffnung abdeckt.

3. Trockenpulverpumpe "nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (51) eine gewebte Stoffmembran ist. .

4. Trockenpulverpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung, welche Gas unter Druck abgibt, aus einer den gasdurchläßigen Oberflächenteil abdeckenden Glocke (49) sowie aus einer Vorrichtung besteht, die Gas unter Druck in das Innere der Glocke (49) einspeist.

5. Trockenpulverpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulverraum von einem zylindrischen Pumpengehäuse (3) gebildet ist, in dem ein Kolben (40) hin- und herbewegbar geführt ist und in dessen mittlerem Bereich eine Einlaßöffnung (4) angeordnet ist und an dessen offenem Ende Auslaßleitungen (5,6) angeschlossen sind.

6. Trockenpulverpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (4) und die Auslaßleitungen (5,6) mittels Sperrvorrichtungen (7,8,9) verschließbar, sind.

7. Trockenpulverpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtungen (7,8,9) Drösseiklappen (16,25) aufweisen.

8. Trockenpulverpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Auslaßleitungen (5,6) Pulververwirbelungseinrichtungen (50 bis 58) angeschlossen sind. .

9. Trockenpulverpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßleitungen (5,6) von Rohrkrümmern (21,27) gebildet sind/

10.. Trockenpulverpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnef, daß insbesondere die untere und außenliegende Wand der Rohrkrümmer (21,27) luftdurchlässig ist und der luftdurchlässige Bereich an eine Druckluftquelle anschließbar ist.

11* Trockenpulverpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (40) an beiden Seiten mit Luftaustrittseinrichtungen (59,64,60,65,66) versehen ist und an eine Druckluftquelle anschließbar ist.

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12. Trockenpulverpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaustrittseinrichtungen (59,64,60,65,66) des Kolbens (40) über Kolbenstangen (34) an eine Druckluftquelle angeschlossen ist»

13. Trockenpulverpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaustrittseinrichtungen (65,66) einer Seite des Kolbens (40) über die hohle Kolbenstange (34) und einen Anschlußnippel (60) an eine Druckluftquelle angeschlossen ist und die Luftaustrittseinrichtungen (64) auf der anderen · Seite des Kolbens (40) über ein innerhalb der Kolbenstange (34) befindliches inneres Rohr (59) und ein Anschlußnippel (61) an einer Druckluftquelle angeschlossen sind.

14- Trockenpulverpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der Führung (35) der Kolbenstange (34) eine in das Pumpengehäuse einmündende und die Kolbenstange (34) umgebende Druckluftführung (39) angeordnet ist.

15. Trockenpulverpumpe nach einem der Ansprüche 1. bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich des Kolbens (40)^ der die Einlaßöffnung (40) überstreicht, ein axial vorspringendes, zylindrisch gekrümmtes Schild (67) angeordnet ist.

16. Verfahren zur Fortbewegung von trockenem Pulver, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver zunächst verwirbelt wird, und daß dann das verwirbelte Pulver gepumpt wird.