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Pneumatisches Förderverfahren für fließfähige Schüttgüter
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Die Erfindung bezieht sich auf ein pneumatisches Förderverfahren für
fließfähige Schüttgüter, bei dem das Fördergut in fluidisiertem Zustand in einem
Fließrohr mit rundem Querschnitt transportiert wird und in einzelnen Abschnitten
mit einem pneumatischen Elevator (Airlift), der jeweils einem Abschnitt mit Fließrohr
nachgeschaltet ist wieder auf ein höheres geodätisches Niveau angehohen wird.
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Die Erfindung setzt sich aus an sich bekannten Fördereinrichtungen
zusammen. 50 ist bekannt, daß feinkörnige, trockene und fluidisierbare Schüttgüter
in pneumatischen Fließrinnen transportiert werden können. Derartige pneumatische
Förderrinnen sind in der VDI-Richtlinie 2329 beschrieben und sind Stand der Technik.
Ein weiteres Ausführungebeispiel zeigt PS 727020, Das Fördergut wird durch die im
unteren Teil des Kastens eingeleitete Druckluft, die durch die poröse Fluidisierplatte
in das darüberliegende Fördergut eindringt, fluidisiert, so daß es ähnlich einer
Flüssigkeit unter dem Einfluß der Schwerkraft in Richtung des Gefälles transportiert
wird.
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Dieses Fördersystem ist sehr wirtschaftlich, da durch den Einfluß
der Gravitation große Leistungen bei kleinem Energieaufwand erreichbar sind. Der
Nachteil dieses Förderverfahrens ist jedoch, daß nur mit Gefälle transportiert werden
kann, so daß der Aufgahepunkt immer über dem Entnahmepunkt liegen muß. Bei großen
Förderentfernungen ergeben sich relativ große Höhenunterschiede.
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Um derartige Höhenunterschiede pneumatisch zu überwinden, wurden pneumatische
Senkrechtförderer entwickelt. Ein Ausführungabeispiel ist in der VOI-Richtlinie
2329 beschrieben.
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Eine weitere Ausführung dieser pneumatischen Hubvorrichtung ist in
der Aufbereitungstechnik Nr. 8/1974 beschrieben. Das Fördergut wird in einem AufgahebehäTter
fluidisiert und durch einen Luftstrom in einem senkrechten Rohr nach oben gefördert.
Der Widerstand dieser senkrechten Rohrleitung wird durch den Widerstand der Luftströmung
beim Durchströmen der Schüttung im Behälter ausgeglichen. Bei der pneumatischen
Förderung nach diesem System handelt es sich um eine Flugförderung mit relativ großen
Rohrleitungsquerschnittens damit der Druckverlust, d.h. der Widerstand der senkrechten
Förderleitung, möglichst klein ist. Der Nachteil dieser Fördersysteme ist der hohe
Energiebedarf für die Senkrechtförderung bei relativ geringer Materialbeladung.
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Das erfindungsgemäße Förderverfahren nutzt die Vorteile der FlieBrinnenförderung
in Kombination mit dem pneumatischen Elevator, um den für die Fließrinnenförderung
notwendigen Höhenunterschied in einzelnen Abschnitten auszugleichen.
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Durch wiederholtes Aneinanderreihen von Fließrinnen und pneumatischen
Elevatoren können äußerst wirtschaftlich arbeitende pneumatische Förderanlagen installiert
werden.
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Da sich die Förderwiderstände aus den einzelnen Förderabschnitten,
bestehend aus Fließrinne und pneumatischem Elevator, addieren, ergeben sich höhere
Betriebsdrücke, die eine besondere Gestaltung der einzelnen Bauteile erfordern.
So müssen für die pneumatischEnFlieBrinnen zweckmäßigerweise Kreisquerachnitte gewählt
werden. Die pneumatischen Elevatoren sind entsprechend den Vorschriften als Druckbehälter
auszubilden.
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Fließrohre und Förderrohre mit Kreisquerschnitt sind bereits mit der
AS 1005900 bekannt gemacht worden. Ein luftdurchlässiges, koaxial angeordnetes,
inneres Förderrohr ist von einem luftundurchlässigen Mantel umgeben.
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Bei diesem bekannten Beispiel ist die innere Förderleitung aus einem
porösen, luftdurchlässigen Schlauch hergestellt.
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Es sind weitere Ausführungen bekannt, bei denen dieses innere Rohr
aus festen, gesinterten und luftdurchlässigen Werkstoffen hergestellt wird. In der
AS 1135366 wird ein weiteres System bekannt gemacht, bei dem der luftführende Teil
über eine durchgehende, luftdurchlässige Leiste mit dem produktführenden Rohrleitungsteil
verbunden ist.
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Ebenso zeigt PS 1431672 ein Förderrohr zum pneumatischen Fördern von
körnigem und mehligem Gut bestehend aus einer porösen Innenleitung und einer luftundurchlässigen
Außenleitung.
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Um eine Förderanlage nach dem erfindungsgemäßen Förderverfahren betreiben
zu können, müssen die einzelnen Rohrleitungsquerschnitte aufeinander abgestimmt
sein. Durch das Aneinanderreihen von Fließrohr und pneumatischem Elevator ergeben
sich je nach Förderentfernung unterschiedliche Luftmengen. Die Luftmenge wird durch
ständige Luftzufuhr im Fließrohr mit Zunahme der Förderentfernung immer größer,
so daß der Rohrleitungaquerschnitt im pneumatischen Elevator den jeweiligen Luftverhältnissen
angepaßt werden muß. Bei kurzen Färderstrecken, bei denen die Luftmenge nicht ausreicht,
um das Fördergut im pneumatischen Elevator nach oben zu transportieren, k-ann die
zusätzlich benötigte Luftmenge durch Zufuhr über einen Fluidisierhoden eingespeist
werden.
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Der Vorteil des Systems liegt darin, daß für den horizontalen Transport
lediglich Fluidisierluft benötigt wird und das eigentliche fließen des Fördergutes
durch die Gravitation, wie bei herkömmlichen Fließrinnen, erreicht wird. Desweiteren
kann für den Senkrechttransport durch die Dichtatromförderung im Senkrechtförderer
mit einer Reduzierung des Leistungsbedarfs gerechnet werden. Darüber hinaus ergibt
sich bei einem derartigen Transport eine schonende Förderung, so daß mit vermindertem
Abrieb sowohl am Fördergut als auch an Rohrleitungsuandungen zu rechnen ist.
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Desweiteren besteht die Möglichkeit die Anlage so zu betreiben, daß
die einzelnen Förderabschnitte etwa gleiche Längen aufweisen, und diese einzelnen
Förderabschnitte taktweise aktiviert werden, so daß das Fördergut chargenweise vom
Aufgabebehälter zu den einzelnen, als Zwischenbehälter ausgebildeten, pneumatischen
Elevatoren transportiert wird. Das bedeutet, daß sowohl die Fließrohre untereinander
als auch die pneumatischen Elevatoren untereinander mit gleichen Rohrquerschnitten
ausgeführt werden können. Bei einem derartigen System mit als Zwischenbehälter ausgebildeten
pneumatischen Elevatoren besteht außerdem die Möglichkeit über eine Ausschleusvorrichtung
während des pneumatischen Transportes Produkt aus dem System zu entnehmen.
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Ist der chargenweise Transport aus verfahrenstechnischen Gründen nicht
möglich und muß ein kontinuierlicher Transport erfolgen, so kann, um gleiche Querschnitte
beibehalten zu können, an jedem Zwischenbehälter Luft aus dem System abgeführt werden.
Dazu dienen Regeleinrichtungen, die abhängig vom Förderdruck eine vorgegebene Luftmenge
aus dem System abführen und in einer parallelführenden Staubluftleitung dem Empfangshehälter
zuführen.
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Nachstehend werden einzelne Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Förderverfahrens näher beschrieben.
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Figur 1 zeigt eine Ausführungsform, in der das Fördergut durch runde
Fließrohre mit kreisrundem Querschnitt unterschiedlicher Größe transportiert wird.
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Figur 2 zeigt den entsprechend dazu gehörenden Druckverlauf.
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Figur 3 zeigt ein Fördersystem für den taktweisen Chargenbetrieb bei
Fließrohren und pneumatischen Elevatoren konstanten Querschnittes0 Figur 4 zeigt
den entsprechenden dazugehörenden Druckverlauf.
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Figur 5 zeigt ein Fördersystem mit geregelter Luftabführung bei konstanten
Querschnitten der Fließrohre und der pneumatischen Elevatoren sowie Staubluftleitung
zum Empfangsbehälter.
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Figur 6 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel ein Fördersystem mit
Luftabführung mittels integrierten Staubfiltern.
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Das in Figur 1 dargestellte Färdersystem besteht aus drei Förderabschnitten
1, II, III mit den Fließrohren 1, 2 und 3.
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Das Fördergut wird mittels Zellenradschleuse 4 in den Aufgabebehälter
5 eingespeist und durch die poröse, luftdurchlässige Platte 6 fluidisiert. Unter
Einfluß der Schwerkraft fließt es in das Fließrohr 1 des Förderabschnittes 1.
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Durch Öffnen des Fluidisierlufe-Ventiles 10 gelangt die Fluidisierluft
über das Handventil 11 in das Fließrohr 1 und transportiert das Fördergut zum nachgeschalteten
pneumatischen Elevator 7. Das Fördergut wird in der Aufgabevorrichtung 8 abermals
fluidisiert und gelangt zusammen
mit der im Abschnitt I eingeströmten
Fluidisierluft in das Steigrohr 9 des pneumatischen Elevators 7. Am Austrittastutzen
des Steigrohres 9 wird das Fließrohr 2 des Förderabschnittes II angeschlossen. Das
Fließrohr ist ebenfalls über ein Handventil 11 aktiviert, so daß das Fördergut zum
pneumatischen Elevator 7 transportiert wird. Dort wiederholt sich der Vorg-ang der
Hubbewegung.
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Das Fördergut wird zusammen mit der AktivierungsluCt der Aufgabevorrichtung
8' und der Fluidisierluft aus den Abschnitten I und II durch das senkrechte Rohr
9' in den Abschnitt III gefördert. Da die Luftmenge im pneumatischen Elevator 7'
größer ist als im pneumatischen Elevator 7 müssen auch die entsprechenden Querschnitte
sowohl im Fließrohr 2 als auch im Steigrohr 9' entsprechend größer dinensioniert
werden, um gleiche Fördergeschwindigkeiten zu erhalten. Dieser Fördervorgang kann
beliebig oft wiederholt werden.
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In Figur 2 ist der annähernde Druckverlauf für ein Fördersystem nach
Figur 1 dargestellt. An der Aufgabestelle, d.h. am Eintrittsstutzen des Fließrohres
1, herrscht der Förderdruck PO. An der Aufgabestelle des Fließrohres 2 herrscht
der Förderdruck P1. Der Druckverlust API des Förderabachnittes I setzt sich zusammen
aus dem Druckverlust des FlieBrohres und dem Druckverlust P1 des pneumatischen Elevator
7. Ähnliche Druckver-hältnisse herrschen im Förderabschnitt II mit Fließrohr 2 und
pneumatischem Elevator 7'.
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Das in Figur 3 dargestellte System zeigt das erfindungsgemäße Förderverfahren
für taktweisen Chargenbetrieb. Das Fördergut wird wiederum über eine Zellenradschleuse
4 dem Aufgabehehälter 5 mit Fluidisiereinrichtung 6 zugeführt.
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Die Förderleitung ist in die Abschnitte I, II und III mit
den
Fließrohren 1, 2 und 3 unterteilt. Die Aktivierungsventile 11 sind je Förderabschnitt
den taktweise angesteuerten Frischluftventilen 12, 13 und 14 zugeordnet.
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Die Frischluftversorgung erfolgt über eine zentrale Reinluftleitung
15. Die pneumatischen Elevatoren bestehen aus der Aufgahevorrichtung 8, 8', dem
Steigrohr 9, 9' und dem Auffangbehälter 16, 161. Am Steigrohr 9 bzw. 9' ist jeweils
die Rückschlagklappe 17 bzw. 17' angebracht.
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Wird nunmehr Fördergut in den Aufgabebehälter 5 aufgegeben und fluidisiert,
so wird durch Aktivieren des Frischluftventils 12 das Fördergut durch das Fließrohr
1 des Abschnittes I in den nachgeschalteten pneumatischen Elevator gefördert, Das
Fördergut wird zusammen mit der Fluidisierluft der Aufgabevorrichtung 8 und der
Fluidisierluft des Fließrohres 1 durch das Steigrohr 9 in den Auffangbehälter 16
gefördert. Ist dieser Fördervorgang nach einer vorgegehenden Zeit beendet, so wird
das Frischluft-Ventil 12 geschlossen und der Förderabachnitt II mit Fließrohr 2
durch Öffnen des Frischluftventiles 13 aktiviert. Wie im Abschnitt I beschrieben,
fließt das Fördergut dem nachgeschalteten pneumatischen Elevator zu und gelangt
über das Steigrohr 9 in den Auffangbehälter 16'. Durch den Druckaufbau im Fließrohr
2 schließt die Rückschlagklappe 17 im Auffangbehälter 16. Dieser Förderzyklus wiederholt
sich erneut nach Ablauf der Förderzeit und Entleeren des Behälters 16 im Förderabschnitt
III durch Schließen des Frischluftventils 13 und öffnen des Frischluftventils 14.
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Der für dieses Förderverfahren charakteristische Druckverlauf ist
in Figur 4 dargestellt. Am Eintrittsstutzen des Fließrohres 1 herrscht der Druck
PO. Der Druckverlust im ersten Förderabschnitt setzt sich zusammen aus dem Druckverlust
des Fließrohres AP1F und dem Druckverlust des
pneumatischen ElevatorsEP1.
Durch den chargenweisen Betrieb ist beim Beginn der Förderung im Abschnitt II mit
dem Anfangsdruck P1 zu rechnen. Dieser Anfangsdruck P1 ergibt sich aus dem Druck
PO und dem Druckverlust AP1L in der Reinluftleitung 15 des Abschnittes I. Aus dem
Diagramm ist ersichtlich, daß der Anfangsdruck P1 des Förderabschnittes II wesentlich
höher ist als der Anfangsdruck des Abschnittes II nach Figur 2. Das gleiche gilt
für alle nachfolgenden Förderabachnitte. Der chargenweise Betrieb hat somit den
Vorteil, daß mit einem geringeren Druckniveau gefördert werden kann. Der Anfangsdruck
jedes Förderabschnittes ist jeweils um den Druckverlust in der Reinluftleitung 15
geringer.
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Figur 5 zeigt das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Förderverfahrens,
bei dem mittels Luftmengenregler 18 und 18' Staubluft aus den pneumatischen Elevatoren
mit den Auffangbehältern 16 bzw 16' entnommen wird und dem Empfangsbehälter in einer
separaten Leitung 19 zugeführt wird. Wie in Figur 1 näher beschrieben addiert sich
die Luftmenge in jedem Abschn-itt aus der Luftmenge des vorangegangenen Forderabschnittes
sowie der Luftmenge des Fließrohres und des pneumatischen Elevators.
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Um die Querschnitte über die gesamte Förderlänge konstant ausführen
zu können, muß die Luftmenge am Ende jedes Förderabachnittes reduziert werden. Am
Ende des Förderabschnittes I mit Fließrohr 1 und pneumatischem Elevator mit Steigrohr
9 muß die Luftmenge über den Mengenregler 18 abströmen, die durch das Fließrohr
1 und durch die Aufgabevorrichtung 8 eingespeist wird. Damit herrschen am Eintrittsstutzen
des Fließrohres 2 ähnliche Einströmverhältnisse wie im Aufgabebehälter 5. Entsprechend
muß am Regler 18' diejenige Luftmenge abgeführt werden, die
im
Fließrohr 2 und dem pneumatischen Elevator mit Steigrohr 9' und Aufgabevorrichtung
8' eingespeist wird. Der Druckverlauf für dieses Fördersystem wird sich ähnlich
Figur 2 darstellen. Die Kosten für eine derartige Anlage werden sich gegenüber der
Ausführung nach Figur 1 wesentlich reduzieren, da sowohl die Fließrohre als auch
die pneumatischen Elevatoren kleiner ausgehildet werden können.
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Dies macht sich besonders bei großen Förderweiten bemerkbar.
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Eine Abwandlung dieses Systems ist in Figur 6 beschrieben.
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Bei diesem Förderverfahren wird die überschüssige Luft jedes Förderabschnittes
über integrierte, automatische Filter abgeführt, so daß die parallel zum Fördersystem
verlaufende Abluftleitung 19 entfallen kann. 50 ist dem Förderabschnitt I mit Elevator-Behälter
16 das Filter 20 zugeordnet. Die Luftmenge wird, wie bereits beschrieben, über den
Regler 18 abgeführt. Dem Förderabschnitt II mit Behälter 16' des pneumatischen Elevator
ist das automatische Filter 20' und der Regler 18' zugeordnet. Die automatischen
Filter werden durch Prallpiatten Z1 und Z1 geschützt.