DE3508948A1 - Hydro-pneumatische vorrichtung fuer den hydraulischen kapselaustrag - Google Patents

Hydro-pneumatische vorrichtung fuer den hydraulischen kapselaustrag

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Description

Beschreibung
Hydro-pneumatische Vorrichtung für den hydraulischen Kapselaustrag
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung um Kapseln, welche in einer von Flüssigkeit durchströmten Rohrleitung gefördert werden, aus einem unter Betriebsüberdruck stehenden Bereich in einen solchen niedereren Überdruckes oder atmosphärischen Druckes zu transportieren.
Durch die Anordnung von mehreren derartigen hintereinander angeordneter Vorrichtungen wird dieser Betriebsdruck stufenweise abgebaut.
Es ist bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernis am Ende des Rohrleitungsteiles, welcher unter Betriebsüberdruck steht ein Steigrohr anzuschließen, welches nach dem Prinzip der hydrostatischen Säule auf den Bereich der dahinter angeordneten und tief liegenden Rohrleitung einen Flüssigkeitsdruck ausübt (DE 2 149 122 C 2). Dieses Steigrohr ist an seinem Kulminationspunkt oben mit einer Belüftung versehen, so daß sich der Flüssigkeitsstrom nach dem Kulminationspunkt mit Luft vermischt und somit die Flüssigkeit im Steigrohr nicht nachsaugt, wodurch die Rohrleitungsstrecke in einen rückwärtigen Druckbereich und in einen vorderen drucklosen Bereich unterteilt wird. Ferner ist aus US 2,760,873 bekannt, zwischen dem unter Betriebsüberdruck stehenden Bereiches der Rohrleitung und dem drucklosen Bereich eine Zellenradschleuse einzubauen·
Die Gegendruckhaltung mittels hydrostatischer Säulen findet beispielsweise Anwendung bei sog. Durchlaufautoklaven zum kontinuierlichen Sterilisieren von mit Lebensmittel gefüllten Konservendosen. Hier wird der Betriebsüberdruck benötigt um eine Verdampfung der als Transportmedium und als Energieträger
ORIGINAL INS«£CTED
dienenden Flüssigkeit zu verhindern. Als derartige Flüssigkeit wird ausnahmslos Wasser verwendet und da die Temperatur des Wassers im Sterilisationsbereich bis zu 140 C betragen kann, werden hydrostatische Säulen von über 30 m Höhe benötigt. Bei diesen Sterilisatoren muß also das Transportmedium "Wasser" mit den Konservendosen bis in solche Höhen gefördert werden. Zwar funktioniert dieses Hinauffördern in der Regel problemlos, doch beim Herunterfallen der Konservendosen im Luft/Wassergemisch besteht die Gefahr, daß diese beschädigt werden; dies ist besonders dann der Fall, wenn es sich bei den Verpackungen um z.B. Aluminium-Leichtbehältern handelt. Bei noch weicheren Verpackungsarten können die Behälter nur mit erheblichem Aufwand einigermaßen unbeschädigt aus derartigen Höhen heruntergeholt werden, etwa durch einen in die Vertikale verlegten gewundenen Rohrleitungsverlauf, wobei der untere Umlenkbogen als Siphon ausgebildet ist, so daß die Behälter immer nur ca. 2 - 5 m im Wasser/Luftgemisch frei herunterfallen und um dann wieder in den Wasserstand des Siphons einzutauchen. Ferner haben derartige hydrostatische Säulen oder
Türme folgende Nachteile ·
- aus Gründen der Zugänglichkeit muß ein begehbarer Turm um das Steig- und Fallrohr herum gebaut werden. Dies ist auch notwendig fUr die Entpannung dieses Rohrleitungsabschnittes, denn es kann ja auch mal eine Verstopfung mit Behältern eintreten. Diese Art von Betriebsstörung hat immer einen längeren und kostspieligen Betriebsstillstand zur Folge.
- Gefahr des Einfrierens im Winter, deshalb ist das Anbringen von elektrischen Wärmekabeln notwendig (Hohe Heizkosten bei strengem Frost).
- fUr 20 oder gar bis 35 m hohe Türme sind aufwendige Fundamente notwendig.
- Aufwendige statische Berechnungen, PrUfstatik.
- Verankerungen am Gebäude sind notwendig für die Abspannung mittels Drahtseilen gegen Windlasten.
- Genehmigungsverfahren für derart hohe Türme (Umweltschutz, Einspruchsrisiken seitens der Nachbarn usw.).
Die Gegendruckhaltung mittels mechanischer Zellenradschleusen hat sich in der Praxis nicht bewährt, weil diese Schleusen immer das schwächste Glied einer derartigen Sterilisationsanlage sind. Befindet sich nur am Anlagenanfang eine Schleuse und tritt dann eine Störung auf, dann ist diese schnell behoben, weil die Störstelle zugänglich ist; die Behälter, welche in der Anlage sind bleiben von dieser Störung unberührt. Ist jedoch eine Schleuse innerhalb der Anlage angeordnet z.B. an der Übergangsstelle von der Kühlung unter Druck zur drucklosen Kühlung und tritt dann eine Störung auf, dann sind alle Behälter vor dieser Störstelle Ausschuß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde Kapseln, welche in einer von Flüssigkeit durchströmten Rohrleitung gefördert werden, aus einem unter Betriebsüberdruck stehenden Rohrleitungsteil in einen solchen, niedereren Druckes oder atmosphärischen Druckes, zu transportieren; durch die Zugabe von zusätzlicher Flüssigkeit kann bei Bedarf die Geschwindigkeit der Kapseln gegen Anlagenende zu stufenweise erhöht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehrere hydrostatische Säulen in Reihe hintereinander geschaltet angeordnet sind, deren Höhen vorzugsweise diejenige der Fabrikationshalle nicht Überschreiten; die in den Steigrohren aufwärts strömende Flüssigkeit gelangt nach dem oberen Umlenkbogen in Wasserabscheider mit Druckluftpolster; mit Flüssigkeitsdurchlässen versehene Fuhrung im Innern der Wasserabscheider gewährleisten den Kapseltransport vom Kulminationspunkt des Steigrohres Über das Druckluftpolster des Wasserabscheiders hinweg zum Fallrohr; eine unten am Wasserabscheider angeordnete Abflußöffnung leitet das im Wasserabscheider anfallende Wasser zum unteren Teil des Fallrohres wo es unterhalb des Druckluftpolsters wieder in den Förderkanal eingespeist wird. Der Druck des Druckluftpolsters wird niveauabhängig mittels Meßfühler selbsttätig gesteuert. Da sich der Betriebsdruck dem Anlagenende zu durch die Wirkung der hydrostatischen Säulen verkleinert, müssen sich im gleichen Maße die Drücke der jeweiligen Druckluftpolster der einzelnen Wasserabscheider vermindern. In den Wasserabscheidern oder an anderen Stellen kann Zusatzwasser in die einzelnen Stufen eingespeist werden, so daß die Behälter dem Anlagenende zu schneller strömen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Gegendruckerzeugung für den unter Überdruck stehenden Bereich einer Rohrleitung nicht durch eine, verhältnismäßig hohe hydrostatische Säule erfolgt, sondern durch mehrere kleinere in Reihe hintereinander gescholtener derartiger Säulen. Somit kenn die Anzahl dieser Vorrichtungseinheiten und die Höhe der zugehörenden Steig- und Fallrohre ganz individuell sowohl dem Produkt bzw. der Verpackungsart als auch den räumlichen Gegebenheiten angepaßt werden. Die Höhen dieser
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hydrostatischen Säulen brauchen dann nicht mehr höher sein als die Fabrikationshalle, d. h., DeckendurchbrUche und die bereits erwähnten Nachteile der hydrostatischen Säule im Freien sind eliminiert. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist, daß zur Gegendruckhaltung nach der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine mechanisch bewegten Schleusen benötigt werden, welche noch Antriebsenergie benötigen wurden; bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung findet im stabilen Dauerbetrieb kein Luftverbrauch in den Druckluftpolstern statt.
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in den nachfolgenden Figuren dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
Fig 1: Hintereinander gescholtene hydrostatische Säulen mit
4 Druckluftpolstern fUr die Unterbrechung des Flüssigkeitsstromes. (Die Steig- und Fallrohre sind unterbrochen gezeichnet).
Fig. 2: EntlUftungstopf angeordnet zwischen unterem Ende des Fallrohres und desjenigen des Steigrohres
Fig. 3: Angaben der Betriebsüberdrücke eines willkürlich ge-'-■■$
wählten Anwendungsfalles unter Vernachlässigung der
Förderdrücke.
Es folgt die Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnungen nach Aufbau und Wirkungsweise. Kapseln 1 werden in einer Rohrleitung 2 mittels einer Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser gefördert. Der Teil der Rohrleitungen 2 , in welchem die Kapseln 1 einer äußeren Druckbeaufschlagung und/oder einer thermischen Behandlung (Aufheizen, Temperaturhaltebereich, Abkühlbereich) unterzogen werden, ist nicht dargestellt,
sondern lediglich der Teil der Rohrleitung 2 welcher am Steigrohr 4 ankommt bzw. in dieses einmündet. Durch den überdruck in der Flüssigkeit vor dem Steigrohr 4 fließt der Flüssigkeitsstrom 5 mit den Kapseln 1 das Steigrohr 4 hinauf und wird am oberen Bogen 18 umgelenkt; die Förderflüssigkeit wird mittels des Abzugstrichters ,19 des druckdichten Wasserabscheiders ,8 in die Abflußleitung 10 gelenkt und die Kapseln 1 gleiten über eine mit Flüssigkeitsdurchlässen versehene Führung 11 über das Druckluftpolster im Wasserabscheider 3 nach unten und gelangen anschließend in das Fallrohr 7 , in dem sie im freien Fall durch den Raum in dem sich Druckluft und evtl. etwas Spritzwasser befindet nach unten fallen um anschließend in den Flüssigkeitsspiegel 12 des unteren Teiles des Fallrohres 7 einzutauchen. Der Flüssigkeitsspiegel 12 wird z.B. durch 2 Meßfühler gesteuert. Der obere Meßfühler zeigt z.B. an, daß der Wasserstand bzw. der Flüssigkeitsspiegel 12 zu hoch ist, - sogleich wird das Einlaßventil 21 geöffnet, Druckluft strömt ein, der Druck des Druckluftpolsters 6 wird erhöht, wodurch der Flüssigkeitsspiegel 12 wieder nach unten gedrückt wird. Ist der Flüssigkeitsspiegel 12 im unteren Teil des Fallrohres 7 zu tief, dann wird dies vom unteren Meßfühler 20 bemerkt und das Auslaßventil 22 öffnet und bläst Druckluft ab; der Druck des Druckluftpolsters 6 wird kleiner und der
Flüssigkeitsspiegel 12 steigt wieder an.
Im stabilen Betriebszustand stellt sich jedoch ein Gleichgewichtszustand ein, d. h., der Luftdruck des Druckluftpolsters
6 ist konstant, so daß kein Luftverbrauch besteht und der Flüssigkeitsspiegel 12 schwankt lediglich in einem engein Bereich. - Der Anteil des Flüssigkeitsstromes 5 , welcher durch die Abflußleitung 10 nach unten wegfließt wird durch
einen Kasten 14 dem unteren Teil des Fallrohres 7 wieder zugeführt und gelangt somit Über den unteren Bogen zum nachfolgenden Steigrohr 4 . Auf diese Weise durchläuft die Förderflüssigkeit mit den mitgeführten Kapseln 1 nacheinander alle Fall- 7 und Steigrohre 4 bis die Kapseln 1 am Anlagenende 24 über den drucklosen bzw. gegen die Atmosphäre offenen Wasserabscheider 3 die den Förderkanal bildende . Rohrleitung 2 verlassen und auf ein Abnahmeförderband 25 gelangen. Der Flüssigkeitsstrom 5 fließt in der drucklosen Abflußleitung 26 frei weg oder in den Auffangbehälter 43 , von dem die Flüssigkeit wieder entnommen wird um über ein nicht dargestelltes Kühlsystem dem Kreislauf der Förderflüssigkeit wieder zugeführt zu werden (nicht dargestellt).
In den druckdichten Wasserabscheidern 8 sind Einlaßstutzen 17 angebracht durch welche mittels Feinregulierventile 27 zusätzliches Wasser dem Flüssigkeitsstrom 5 zugegeben werden kann. Dadurch vergrößert sich der Flüssigkeitsstrom in dem Förderquerschnitt und in selbem Maße die Kapselgeschwindigkeit.
In Fig. 2 ist zwischen dem unteren Ende des Fallrohres 7 und demjenigen des sich angeschlossenen Steigrohres 4 ein Entlüftungstopf 39 angebracht. Dies ist notwendig, weildie in den Flüssigkeitsspiegel 12 eintauchenden Kapseln 1 Luft 40 mitreißen. Diese Luft 40 muß vor dem Steigrohr 4 dem Förderkanal entzogen werden, denn das spezifische Gewicht der hydrostatischen Säule im Steigrohr 4 darf nicht durch einge-
41
schlossene Luftblasen verkleinert werden. Damit die im FaIl-
S 41
rohr 7 in den Flüssigkeitsstrom gelangten Luftblasen gut abgeschieden werden ist eine Querschnittserweiterung 42 i"1 Förderkanal vorgesehen, in dem die Luftblasen 41 zum Entlüftungstopf 39 geleitet werden. Dort sammelt sich die
Luft an und entweicht über einen nicht dargestellten Flüssigkeitsentlüfter.
In Fig 3 sind zum besseren Verständnis der Wirkungsweise der ' erfindungsgemäßen Vorrichtung die Betriebsüberdrücke im Förderkanal eingetragen und zwar an hierfür typischen Stellen. Hierbei handelt es sich jedoch nur um die statischen Drücke, welche sich jedoch nur geringfügig ändern, wenn die Förderflüssigkeit mit den Kapseln oder ohne den Kapseln fließt. Beträgt der Höhenunterschied zwischen dem höchsten Punkt 28 einer hydrostatischen Säule und dem Flüssigkeitsspiegel 12, 4 m, dann kann in jeder Stufe ein Druck von 0,4 bar abgebaut werden, bei 5 Stufen also 2,0 bar.
Förderflüssigkeit Stichwortverzeichnis
1 Kapseln
2 Rohrleitung
3 Wasserabscheider (ohne Betriebsüberdruck)
4 Steigrohr
5 Flüssigkeitsstrom
6 Druckluftpolster
7 Fallrohr
8 druckdichter Wasserabscheider
9 Abflußöffnung 10 Abflußleitung Π Führung mit Flüssigkeitsdurchlässen versehen
12 Flüssigkeitsspiegel
13 Einmündung
14 Kasten
15 öffnungen
16 Kapselaustrag
17 Einlaßstutzen
18 Bogen oben -> oberer Bogen
19 Abzugstrichter
20 Meßfühler
21 Einlaßventil
22 Auslaßventil
23 Bogen unten -^- unterer Bogen
24 Anlagenende
25 Abnahmeförderband
26 drucklose Abflußleitung
27 Feinregulierventile
28 Höhenlage der hydrostatischen Säule
29 Höhenlage des FlUssigkeitsspiegels
39 Entlüftungstopf
40 Luft
41 Luftblasen
42 Querschnittserweiterung
43 Auffangbehälter
- Leerseite

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Vorrichtung um Kapseln (I), welche in einer Rohrleitung (2) mittels eines Flüssigkeitsstromes (5) gefördert werden, aus einem Bereich höheren Druckes in einen Bereich niedereren Druckes zu transportieren
    dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsstrom (5) mit den Kapseln (i) nacheinander eine Anzahl von Steig- (4) und Fallrohren (7) durchläuft wobei der Flüssigkeitsstrom (5) jeweils durch ein Druckluftpolster (6), welches im oberen Bereich des Fallrohres (7) wirkt, ganz oder teilweise unterbrochen wird, und daß der Druck des Druckluftpolsters (6) den Förderdruck für die Aufwärtsströmung der Förderflüssigkeit im jeweils angeschlossenen Steigrohr (4) erzeugt, und daß sich der Druck des Druckluftpolsters (6) selbsttätig in Abhängigkeit eines vorgegebenen Niveaus des Flüssigkeitsspiegels (12) im Fallrohr (7) einstellt. I
    Vorrichtung nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet, daß sich vor dem Fallrohr (7) ein druckdichter Wasserabscheider (δ) mit einer unten angeordneten Abflußöffnung (9) befindet, mit einer angeschlossenen Abflußleitung (10), welche in den unteren Teil des Fallrohres (7) einmündet.
    Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2
    dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der druckdichten Wasserabscheider (δ) eine mit Flüssigkeitsdurchlässen versehene Führung (11) angebracht ist, welche mit Spielraum versehen der Kapselform angepaßt ist und welche das davor befindliche Steigrohr (4) mit dem Fallrohr (7) verbindet.
    Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3
    dadurch gekennzeichnet, daß unten im Fallrohr (7) sich durch das Druckluftpolster (6) ein Flüssigkeitsspiegel (12) einstellt.
    Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4
    dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil des Fallrohres (7) im Bereiche der Enmündung (13) der Abflußleitung (10) ein Kasten (14) angebracht ist mit Öffnungen (15) für den übertritt des Flüssigkeitsstromes (5) in den unteren Teil des Fallrohres (7).
    Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5
    dadurch gekennzeichnet, daß sich über und unterhalb des Flüssigkeitsspiegels (12) Meßfühler (20) befinden, welche den Druck des Druckluftpolsters (6) in Abhängigkeit eines vorgegebenen Flüssigkeitsspiegels (12) steuern.
    Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6
    dadurch gekennzeichnet, daß mehrere derartige Einheiten bestehend aus dem Steigrohr (4), dem Wasserabscheider (3), dem Fallrohr (7), der Abflußleitung (10) und der niveauabhängigen Druckluftregelung in Reihe hintereinander geschaltet sind, und daß die Drücke der Druckluftpolster (6) in Richtung des Wasserabscheiders (3) ohne Betriebsdruck bzw. in Richtung des Kapselaustrages (16) abnehmen.
    Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8
    dadurch gekennzeichnet, daß die druckdichten Wasserabscheider mit einem Einlaßstutzen (17) versehen sind.
    Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8
    dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem unteren Ende des Fallrohres (7) und demjenigen des sich anschließenden Steigrohres (4) ein Entlüftungstopf (39) für einen (nicht dargestellten) Flüssigkeitsentlüfter befindet.
    Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9
    dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Entlüftungstopf (39) sich der Querschnitt des Förderkanals erweitert.
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