DE3307147A1

DE3307147A1 - Koerper einer rohrleitungsarmatur

Info

Publication number: DE3307147A1
Application number: DE19833307147
Authority: DE
Inventors: Boris F. Voro&scaron;ilovgrad Bragin; Boris Ja. Moskva Exber; Isidor I. Kiev Frumin; Petr W. Kiev Gladkij; Felix D. Voro&scaron;ilovgrad Markuntovi&ccaron;; Evgenij F. Borispol Pereple&ccaron;ikov
Original assignee: VOROSHILOVGRAD MASHINOSTR
Current assignee: VOROSHILOVGRAD MASHINOSTR
Priority date: 1983-03-11
Filing date: 1983-03-01
Publication date: 1984-09-13
Also published as: FR2542414A1; AU556686B2; US4506865A; DE3307147C2; GB2142414B; AU1577983A; GB8316683D0; FR2542414B1; GB2142414A

Description

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PATENTANWÄLTE 1. Mars 1983 ZELLENTIN _{p 92} ö25

ZWEIBRÜCKENSTR. 15

8OOO MÜNCHEN 2 - 3 -

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Rohrleitungstransport und betrifft insbesondere den Körper einer Rohrleitungsarmatur.

Der erfindungsgemässe Körper einer Rohrleitungsarmatur kann besonders wirksam zur hydraulischen und pneumatischen Trübenförderung verwendet werden.

Die Erfindung kann auch zur "Förderung von schüttbaren Schleif- und anderen Stoffen, wie flüssige, gas-

oder förmige Stoffe, verschiedene Suspensionen / Schwebstoffe verwendet werden.

Es ist ein Körper einer Rohrleitungsarmatur (SU-Urheberscheinschrift Nr. 479925) bekannt, der koaxial angeordnete Stutzen aufweist, die zum Anschluss an eine Rohrleitung dienen, durch welche ein Medium mit schmirgelnden Festteilchen befördert wird, um mit dieser Rohrleitung einen Gleichstromkanal zu bilden. Im Oberteil ist längs der v~ertikalach.se des Körpers ein Verschluss zum Absperren des Gleichstromkanals ange-

dem
ordnet. Auf/unteren Teil der Innenwand des Körpers sind mehrere aufeinanderfolgende vorspringende Elemente und Lücken vorgesehen. Die aufeinanderfolgenden vorspringenden Elemente und Lücken sind entlang des Gleichstromkanal angeordnet. Jedes vorspringende Element ist im wesentlichen über den Querschnitt des genannten Kanals an einemBogen mit / Winkels von mindestens 120° ausgeführt.

Jedes vorspringende Element weist im Schnitt, der durch die Längsachse des Gleichstromkanals geht, die Form eines ungleichschenkligen Trapezes auf. Die vorspringenden Elemente sind aus demselben Werkstoff hergestellt, wie der Werkstoff des Körpers mit den Stutzen. Die vorspringenden Elemente dienen zur Bildung einer Schicht aus im Strom des Fördermediums befindlichen Festteilchen im unteren Teil der Innenwand des Körpers der Rohrleitungsarmatur. Diese Festteilchen setzen sich zu Beginn des Betriebes des Körpers einer Rohr-

leitungsarmatur zwischen den vorspringenden Elementen ab und verteilen sich dann an diesen Elementen.

Durch das Vorhandensein dieser Schicht aus abgesetzten Festteilchen wird ein Verschleiss des unteren Teils der Innenwand des Körpersder Rohrleitungsarmatur durch die mit dem Fördermedium zuzuführenden Pestteilchen verhindert, die oft eine schleifende Wirkung haben. Zur Verminderung des Strömungswiderstandes und der Druckverluste im Körper der Rohrleitungsarmatur ist es vorteilhaft, dass die Höhe der Schicht der abgesetzten Festteilchen minimal ist. Bei dieser geringen Höhe der Schicht aus abgesetzten !Pestteilchen dringen jedoch einzelne grössere "Pestteilchen in die Schicht der abgesetzten Festteilchen ein.

Bei dem bekannten Körper der Rohrleitungsarmatur sind die vorspringenden Elemente aus demselben nicht hinreichend genug verschleissfesten Werkstoff wie/Körper mit Stutzen hergestellt, deshalb werden diese Elemente durch grössere Festteilchen relativ schnell zerstört, die in die Schicht der abgesetzten Festteilchen eindringen. Infolge einer schnellen Zerstörung der vorspringenden .Elemente wird die Lebendauer des Körpers mit den Stutzen verkürzt.

Die Form der vorspringenden Elemente im Schnitt, der durch die Längsachse des Kanals des bekannten Körpers einer Rolirleitungsarrnatur geht, trägt zur Herstellung einer Schicht aus abgesetzten Festteilchen bei, die in der Höhe besonders bei einer Vergrösserung der Geschwindigkeit des Stromes-des Fördermediums in einzelnen Betriebsperloden nicht stabil genug ist. In den genannten Betriebsperioden wird die Höhe der Schicht aus abgesetzten Fectteilchen kleiner, als die Höhe der vorspringenden Elemente, wodurch der Verschleiss des unteren Teils der Innenwand des Körpers beschleunigt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Körper einer Rohrleitungsarmatur zu

die

schaffon, in dem/vorspringeudonElemente im Schnitt, der durch die Längsachse des Gleichstromkanals ver~ läuft, eine solche Form aufweisen, die die Bildung einer beständigen Schicht aus Festteilchen am unteren Teil der Innenwand des Kanals gewährleistet·

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in einem Körper einer Rohrleitungsarmatur mit Stutzen, die zum Anschluss an eine Eohrleitung zur Bildung

eines Gleichstromkanals für den Durchgang des Fordermediums dienen, wobei entlang des Kanalsam unteren Teil seiner Wand mehrere vorspringende Elemente vorgesehen sind,von denen, jedes sich im wesentlichen über den Querschnitt des Gleichstromkanals erstreckt, erfindungs[;;emäss jedes vorspringende Element im Schnitt, der durch die Längsachse des Gleichstromkanals geht, eine Tropfenform aufweist, die mit ihrem verdickten Teil dem Strom des Fordermediums zugewandt ist.

Durch eine solche Form des Schnittes der vorspringenden Elemente, der durch die Längsachse des Konais geht, trägt der verdickte Teil jedes dieser Elemente , der dem Strom des Fördermediums zugewandt ist, zum Absetzen von Festteilchen vor diesem vorspringenden Teil und zur Bildung einer Schicht aus Festteilchen bei, die sich am untern Teil der Innenwand abgesetzt haben, wobei diese Schicht recht beständig ist, d.h., sie ändert sich in der Hohe während eines längeren Betriebes des Körpers der Rohrleitungsarmatur praktisch nicht. Dabei können die 3?estteilchen, die mit dem Strom des·Fördermediums zugeführt werden, in diese Schicht praktisch nicht eindringen und die vorspringenden Elemente sowie die Wand des Körpers nicht verschleissen·

Die vorspringenden Elemente mit einer solchen Querschnittsform können ausserdem durch Auftragschweissen aus einem anderen Werkstoff als der Werkstoff des Körpers hergestellt werden.

Die vorspringenden Elemente werden vorteilhafterweise aus einem verschleissfes ten Werkstoff hergestellt.

Dadurch wird die Lebensdauer der vorspringenden Elemente, und folglich des gesamten Körpers verlängert.

Es ist von Vorteil, wenn die Fläche jedes vorspringenden Elementes, die dem Strom des Fördermediums zugewandt ist, mit der Fläche des Querschnittes des Gleichstromkanals einen Winkel einschliesst, dessen Grosse die Grosse des Reibungswinkels der Festteilchen des Fördermedium3 an den vorspringenden Elementen nicht übersteigt.

Bei einer solchen Ausführung jedes vorspringenden Elementes ist die sich an der Innenwand des Kanals bildende Schicht aus Festteilchen recht beständig, d. h., die Höhe dieser Schicht wird auch bei grösseren Geschwindigkeiten des Stromes des Fördermediums nicht vermindert.

Die Höhe jedes vorspringenden Elementes soll vorzugsweise 0,03 - 0,05 der maximalen Grosse des Querschnittes des Gleichstromkanals nicht übersteigen.

Bei einem Verhältnis zwischen der Höhe jedes vorspringenden Elementes und der maximalen Grosse des Querschnittes des Kanals, welche bei einem Kanal mit rundem Querschnitt dem Durchmesser entspricht, von unter 0,03» weist die Schicht aus Festteilchen eine nicht ausreichende Höhe auf und kann die vorspringenden Elemente ganz nicht decken, wodurch ein schneller Verschleiss der Elemente hervorgerufen wird.

Wenn das genannte Verhältnis grosser als 0,05 ist, ist die Höhe der Schicht aus Festteilchen des Fördermediums gross genug, wodurch die Querschnittsfläche des Kanals bedeutend vermindert wird, was zu einer Vergrösserung des Strömungswiderstande;:! dieses Körpers und der Druckverluste in diesem/ und folglich zu einer Verminderung der 7/irtschaftlichkeit dessel-

— Ύ —

ben führt.

Auf diese Weise hat der erfindungsgemässe Körper

wöSGntlich

einer Rohrloitungsarmatur eine / grössere Lebensdauer, was ohne Verminderung seiner Wirtschaftlichkeit, d.h., ohne Vergrößerung der Druckverluste und des Verbrauches von schwer zu beschaffenden verschleissfesten Werkstoffen, aus welchen nur die vorspringenden Elemente und nicht der gesamte Körper hergestellt werden müssen, erreicht wird.

Nachstehend wird ein konkretes Ausführungsbeinpiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 - in schematischer Darstellung eine Rohrlei tungsarmatur mit einem erfindungsgemäss ausgebildeten Körper im Längsschnitt;

Pig. 2 - einen Querschnitt gernäss der Linie II-II in T¹Xg. 4;

Pig. 3 - dasselbe, wie in Pig. 2, jedoch für den Pall^ei dem der untere Teil der Wand eines Gleichstromkanals mit einer Vertiefung versehen ist, in der vorspringende Elemente angeordnet sind;

Pig. 4 - eine Stelle "A^M in Pig. <£ im vergrösserten Maßstab.

Der erfindungsgemässe Körper Ί (Pig. Ί) einer Rohrleitungsarmatur weist koaxial beiderseits des Körpers angeordnete Stutzen 2 auf. Die Stutzen 2 dienen zum Anschluss an eine Rohrleitung (in Pig. nicht wiedergegeben) zur Bildung eines Gleichstromkanals 3 für den Durchgang eines durch diesen Kanal zu befördernden Mediums, das gegebenenfalls eine Trübe darstellt. Die Stutzen 2 sind im vorliegenden Pail einstückig mit dem Körper <t auegeführt. In anderen Fällen können die Stutzen 2 an die Rohrleitung mittels anderer bekannter Elemente oder, z.B. mittels eines Gewindes, durch Anschweissen, Löten usw. aufgeschlossen werden.

-B-

Bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Stutzen 2 gesondert hergestellt und an dem Körper Ί starr befestigt werden.

Die Stutzen 2 sind an der Längsachse 5 des Körpers 4. angeordnet. Im oberen Teil des Körpers <E ist längs dessen Achse 6, die senkrecht zu der Längsachse verläuft, ein oberer Stutzen 7 angeordnet, durch welchen im Körper 4 ein Ventilelement 8 und ein Sitz 9 untergebracht werden. An der Innenwand des Körpers <L ist eine Ringrille (in Fig. nicht wiedergegeben) vorgesehen, in der der Sitz 9 untergebracht isb, der am Körper I nach einem beliebigen bekannten Verfahren starr befestigt ist.

Längs der Achse 6 ist das Ventilelement 8 angeordnet, das mit dem Sitz 9 mittels eines Ringvorsprunges 10 zusammenwirkt, der im peripheren Bereich des Ventilelementes 8 an der Seite vorgesehen ist, die dem Sitz 9 zugewandt ist. Die Seitenfläche des Ventilelementes 8, die der genannten Seitenfläche gegenüber liegt, stellt in ihrem oberen Teil eine ebene Fläche Ii dar, die senkrecht zu der Achse 5 ist, wahrend im unteren Teil dieseals eine zu der Achse 5 geneigt liegende ebene Fläche 12 ausgebildet ist. Der Querschnitt des unteren Teils des Ventilelementes 8, der durch ,die.Achse 5 geht und senkrecht zu der Achse

ist daDei
liegt,/kleiner als der Querschnitt des oberen Teils

und vergrössert sich allmählich von dem unteren Punkt gemäss Fig. 1 in Richtung der Längsachse 5.

Das Ventilelement 8 ist zu einer hin- und hergehenden Bewegung an einen Antrieb (in Fig. nicht wiedergegeben) einer"beliebigen bekannten Bauart angeschlossen. Das Ventilelement 8 ist mit dem Antrieb über eine Stange 13 kinematisch verbunden, die mit dem Ventilelement 8 mittels einer bekannten Gewindeverbindung gekoppelt ist. Im unteren Teil des Körpers Ί ist an dessen Innenwand eine zylindrische Vertiefung 15 vor-

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gesehen, die sich, bis zur Höhenlage der Achse 5 erstreckt und zur Aufnahme des Ventilelementes 8 dient, wenn es sich in der unteren Endstellung, d.h., in geschlossener Stellung befindet.

Mittels eines kegelförmigen Übergangsstückes 16 geht die zylindrische Vertiefung 15 in den gemäss Pig. 1 rechten Stutzeα 2 über. In der unteren geschlossenen .Stellung befindet sich das Ventilelement in einem Abstand von der unteren Wand der zylindrisehen Vertiefung 15. Dadurch wird bei der Bewegung des Ventilelementes 8 nach unten die im unteren Teil der Wand des Kanals 3 abgesetzte Schicht aus Festteilchen nach rechts in den Stutzen 2 verschoben, und sie hindert nicht den Kanal 3 durch das Ventilelement 8 vollständig abzusperren.

Entlang dem unteren Teil der Wand des Kanals 3 sind mehrere vorspringende Elemente 17 angeordnet.

Jedes der vorspringenden Elementen 17 erstreckt sich im wesentlichen über den Querschnitt des Kanals 3entlang eines Bogens mit^e^^ne^Inkel" von mindestens 120°; im vorliegenden Fall beträgt dieser 7/inkel 120°, wie das in Fig. 2 gezeigt ist.

Die vorspringenden Elemente 17 sind dabei unmittelbar am unteren Teil der Wand des Kanals 3 des Stutzens 2 vorgesehen. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind die vorspringenden Elemente in einer Vertiefung 17 a (Fig.3) im unteren Teil des Kanals 3 des Stutzens 2 angeordnet.

Bei der Anordnung der vorspringenden Elemente in der Vertiefung 17a wird der Strömungswiderstand im Körper Λ. der Rohrleitungsarmatur vermindert.

Jefles der vorspringenden Elemente 17 weist im Schnitt, der durch die Längsachse 5 des Kanals 3 geht, eine Tropfenform auf, wie das in Fig. 2 dargestellt ist. Der verdickte Teil (in Fig. nicht wiedergegeben) des genannten Querschnittes jedes vorspringenden EIe-

- ίο -

mentes 17 ist dem Strom des Fördermediums zugewandt, dessen Richtung mit dem Keil "B" (Hg. 1 und Jig. 4 ) angegeben ist.

Eine solche Form des Querschnittes der vorspringenden Elemente, der durch die Längsachse 5 des Kanals 3 geht, trägt zum Absetzen der Festteilchen vor dem verdickten Teil bei·

Die vorspringenden Elemente 17 sind aus einem vcrschleissfesten Werkstoff gefertigt und durch Auf-

■1Ό tragschweissen an dor Innenwand des Kanals 3 hergestellt. Durch die Verwendung eines verschleissfesten Werkstoffes wird die Lebensdauer des Körpers <t der Hohrleitungsarmatur erhöht, und die Herstellung der vorspringenden Elemente durch Auftragschweissen führt zu

4.5 einer Verminderung des Verbrauches des teueren verschleissfesten Werkstoffes.

Die Oberfläche 1^Q (Fig. ^^-) jedes vorspringenden Elementes 17, die dem Strom des Fördermediums zugewandt ist, schliesst mit der Fläche 19 des Querschnittes des Kanals 3 einen Winkel <=*- ein. Das Fordermedium stellt im vorliegenden Fall eine Trübe, d.h., ein Gemisch aus Wasser und mineralischen Festteilchen dar. Der Winkel <*- ist dem Üeibungswinkel der Festteilchen des Fördermediums an den vorspringenden Elementen 17 gleich. Infolge eines solchen Wertes des Winkels oC wird die Höhe der Schicht aus Festteilchen, wie die Versuche zeigten, sogar bei einer Erhöhung der Geschwindigkeit des Stromes des Fördernmediums nicht vermindert, wodurch der Verschleiss des unteren Teils des Kanals 3 durch Festteilchen des Stromes des Fördermediums verhindert wird.

Jedes vorspringende Element 17 weist eine Höhe "h" auf, die 0,04- dos Durchmessers des Querschnittes des Kanals 3 ausmacht. Bei solchen Werten der Höhe ¹¹Ii" der vorspringenden Elemente 17 wird dor untere Teil des Kanals 3 durch die Schicht aus abgesetzten Festteilchen vor Verischleiss recht gut ge-

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schützt, und gleichzeitig werden dadurch der Strömungswiderstand im Körper 4 der Rohrleitungsarmatur und die Druckverluste in diesem nicht vergrössert. Der Körper 1 der Rohrleitungsarmatur hat folgende Wirkungsweise.

Bei der/Bewegung des Ventilelementes 8 nach oben /durch einen Antrieb/wird die-'Öffnung des Sitzes 9 geöffnet, und der Strom des Fördermediums, dessen Richtung mit dem Pfeil "B" angegeben ist, wird aus der Rohrleitung in den gemäss Fig. 1 rechten Stutzen 2 zugeführt; er fliesst durch den Kanal 3 und tritt dann durch den geöffneten Sitz 9 aus dem Körper <t der Rohrleitungsarmatur aus. Mit diesem Strom werden Festteilchen übertragen, die Schleifteilchen sind. Die Übertragung der Festteilchen wird dadurch verwirklicht, dass die Tragkraft, die durch den Strom des Fördermediums erzeugt wird, die Schwerkraft jedes Festteilchens übersteigt. In der Nähe der vorspringenden Elemente 17 ist die Geschwindigkeit geringer, als in der Nähe der Längsachse 5. Dadurch wird die Tragkraft geringer als die Schwerkraft der 7estteilchen. Unter der Einwirkung der Schwerkraft geht jedes Festteilchen nieder und wird gleichzeitig mit dem Strom des Fördermediums· entlang des Kanals 3 getragen. Dabei wird die Bewegungsbahn der Festteilchen, die in Fig. 4 mit dem Pfeil "C" angegeben ist, krummlinig. Beim Stossen gegen die Oberfläche des vorspringenden Elementes 17» die dem Strom des Fördermediums zugewandt ist, wirkt jedes Festteilchen auf die Oberfläche 18 mit einer Kraft "D" ein. Als Komponenten der Kraft "D" ergibt/cfie Kraft "E", die als Normalkraft auf die Oberfläche 18 einwirkt, und die Tangentialkraft "?". Die Tangentialkraft "F" ist der Kraft »^'multipliziert mit dem Tangens des Winkels <=*■ gleich.

Die Kraft "F" wirkt so, um Festteilchen nach oben auszustossen. Das wird durch die Reibungskraft "G"des Festteilchens an der Oberfläche 18 des vorspringenden Elementes 17 verhindert. Die Reibungskraft "G" ist der Kraft "E" multipliziert mit dem Tangens des Reibungs-

winkeis gleich.

Da die Grosse des Winkels <*. kleiner als die Grosse des Reibungswinkels der Pestteilchen des Fördermediums an den vorspringenden Elementen 17 ist, wird die Kraft "G" immer grosser als die Kraft "P" sein; deshalb setzen sich die Pestteilchen zwischen den vorspringenden Elementen 17 ab und werden dort sogar bei einer Vergrößerung der Geschwindigkeit des Stromes des Pördermediums gehalben. Dadurch wird eine beständige Schicht aus abgesetzten Festteilchen gebildet, die den unteren Teil der Innenwand des Körpers vor einem Verschleiss schützt.

Bei einer Höhe der vorspringenden Elemente 17, die· 0,04 des Durchmessers des Querschnittes 19 des Kanals 3 ausmacht, wird der untere Teil der Innenwand des Körpers 1 von der Schicht aus abgesetzten Pestteilchen vor einem Verschleiss durch Pestteilchen des Pördermediums gut geschützt, wobei diese Schicht den Strömungswiderstand im Gehäuse £ der Rohrleitungsarmatur nicht erhöht.

Die erfindungsgemässen Körper der Rohrleitungsarmatur haben gute Ergebnisse bei der Erprobung einer hydraulischen Förderung von schüttbaren.Schlelfmaterialen in der Kohlenindustrie gezeigt. Die Lebensdauer der erfindungsgemässen Körper der Rohrleitungsarmatur übersteigt um ein mehrfaches die Lebensdauer der Körper anderer Bauarten, die früher unter ähnlichen Bedingungen betrieben worden sind, wobei keine wesentliche Vergrösserung des Strömungswiderstandes zu verzeichnen ist.

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Claims

PATENTANWÄLTE ZELLENTIN

ZWEIBRÜCKENSTR. 15 8ΟΟΟ MÜNCHEN 2

Woroschilowgradskij maschinostroitelnyj inshitut

Woroschilowgrad / Sowjetunion

I.März 1983 P 92 025 K/fr

KÖRPER SIHER ROHRLEITUNGSARMATUR rATENTAI-iSPRUGHB

Körper (ί) einer Rohrleitungsarmatur mit Stutzen (2), die κum Anschluss an eine Rohrleitung zur Aus-Bildung eines Gleichstromkanals (3) für den

Durchgang des "Fördermediums dienen, wobei entlang des Kanals (3) im unteren Teil seiner Wand mehrere vorspringende Elemente (17) angeordnet sind, wobei jedes

sich im wesentlichen über den Querschnitt des Gleichstromkanals (3) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass jedes vorspringende Element (17) im Schnitt, der durch die Längsachse (5) des Gleichstromkanals (3) geht, eine Tropfenform aufweist, die mit ihrem verdickten Teil dem Strom des Fördermediums zugewandt ist.
2. Körper nach Anspruch t, dadurch- gekennzeichnet, dass die vorspringenden Elemente (17) aus einem verschleissfesben Werkstoff hergestellt sind.

. "
3. Körper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche jedes vor-

springenden Elementes (17), die dem Strom des Fördermediums zugewandt ist, mit der Fläche des Querschnittes des Gleichstromkanals (3) einen Winkel °£ einschliesst, dessen Grosse die Grosse des Reibungswinkels der Fest-

!3 teilchen des Fördermediums an den vorspringenden Elementen (17) nicht übersteigt.
4. Körper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (h) jedes vorspringenden Elementes (17) nicht 0,03 - 0,05 des maximalen Querschnittes des Gleichstromkanals (3) übersteigt.