DE3619553A1

DE3619553A1 - Wasserstrahlapparat fuer den hydraulischen kapseltransport

Info

Publication number: DE3619553A1
Application number: DE19863619553
Authority: DE
Inventors: Alfred Bolz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-06-11
Filing date: 1986-06-11
Publication date: 1987-12-17

Description

Die Erfindung betrifft einen Wasserstrahlapparat für den hydrau lischen Transport von Kapseln nach dem Oberbegriff des An spruches 1.

Der vorgegebene Wasserstrahlapparat befindet sich in einer von Flüssigkeit durchströmten Rohrleitung, welche als Förderkanal ausgebildet ist in dem Körper, welche eine geometrisch definier te Form aufweisen, hydraulisch transportiert werden. Körper einer geometrisch definierten Form werden in der Fachsprache Kapseln genannt und im weiteren deshalb so bezeichnet. Der Strahlapparat erhöht in Strömungsrichtung den hydraulischen Druck der Förderflüssigkeit und erzeugt auf diese Weise den Förderdruck, welcher für die Strömung der Förderflüssigkeit und für den dadurch bewirkten Kapseltransport notwendig ist. Darüber hinaus kann der Förderdruck auch derart groß gemacht werden, daß er, - falls der Gegendruck gehalten wird -, noch gleichzeitig einen Betriebsüberdruck im Förderkanalabschnitt, welcher sich dem Wasserstrahlapparat anschließt, aufbaut. Die Kapseln gelangen auf diese Weise, - indem sie den Wasserstrahl apparat durchlaufen -, von einem Rohrleitungsabschnitt niederen Druckes in einen solchen höheren Druckes.

Es ist bekannt zur Erfüllung dieser Erfordernis Wasserstrahl apparate einzusetzen wie sie beispielsweise aus DE 33 39 262 A1 bekannt sind. Hier befinden sich ein oder mehrere Strahlapparate zwischen den Rohrleitungsabschnitten, die dem hydraulischen Kap seltransport dienen. Damit die Kapseln den Wasserstrahlapparat in seiner Mitte - also auf dem kürzesten Wege -, durchlaufen, geht eine Führung durch sein Zentrum hindurch, die so ausgebildet ist, daß einerseits die Kapseln in einer bestimmten Lage durch den Wasserstrahlapparat hindurchgehen und andererseits sich die Treibflüssigkeit mit der Saugströmung vermischt. Letzteres ist notwendig, damit der Impulsaustausch, welcher die Druckerhöhung bewirkt, stattfinden kann.

Wasserstrahlpumpen haben sich bei der hydraulischen Feststoff förderung von Schüttgut einen festen Platz bei zahlreichen An wendungen geschaffen. In DE 26 08 674 ist eine Strahlpumpe be schrieben, mit welcher bei sehr gutem Wirkungsgrad selbst För derhöhen von 300 m erreicht werden.

Bei der hydraulischen Kapselförderung haben sich die Wasserstrahl pumpen bisher nicht durchsetzen können. Der Grund hierfür dürfte in der Tatsache liegen, daß die Bauweise, welche sich zwar bei Schüttgütern mit bestem Wirkungsgrad hervorragend eignet beim Kapseltransport versagt, sobald die Geschwindigkeit der Saug strömung gegenüber derjenigen der Treibdüse am Treibdüsen-Aus tritt einen bestimmten Wert unterschreitet oder mit anderen Wor ten ausgedrückt, die Kapseln durchlaufen den Strahlapparat nur bei verhältnismäßig hohen Fördergeschwindigkeiten störungsfrei bzw. frei von unkontrollieren Verzögerungserscheinungen. Die Ursache liegt in den Treibstrahldüsen. Es ist Stand der Technik diese entweder als Ringdüsen auszubilden, d. h. konzentrisch um die saugseitige Rohrleitung (Förderkanal) herum (Fig. 6 DE-33 39 262) oder im Zentrum des Strahlapparates (Fig. 10 DE-33 39 262). Bei die sen konzentrisch angeordneten bzw. ausgebildeten Treibdüsen kommt es jedoch im Bereich der Fangdüsen, also im Beispiel in dem sich die Treibflüssigkeit mit dem angesaugten Förderstrom vermischt zu funktionsstörenden Wirbelausbildungen und Rückströmungen, welche zur Folge haben, daß die Transportbewegung der Kapseln in diesem Bereich unregelmäßig verzögert wird. Dies kann sogar soweit gehen, daß Kapseln in diesem Bereich stehen bleiben und sich auch dann nicht weiterbewegen, wenn die nachfolgenden Kapseln auf die stehen gebliebenen aufprallen. Die Gefahr des Stehenbleibens von Kapseln in diesem kritischen Bereich der Fangdüse ist umso größer je höher die Strömungsgeschwindigkeit des aus der Treibdüse aus tretenden Wasserstrahles im Vergleich zur Geschwindigkeit der an gesaugten Strömung ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine gleichförmige und vor allem verzögerungsfreie Bewegung der Kapseln durch den Wasser strahlapparat zu erreichen, und zwar selbst in solchen Fällen bei denen die Treibstrahlgeschwindigkeit sehr viel höher ist als die Geschwindigkeit der Transportströmung; dies tritt dann auf, wenn der Strahlapparat einen hohen Druck bei langsamen Transportge schwindigkeiten zu erzeugen hat.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Durch die er findungsgemäße Ausbildung der Treibdüse wird erreicht, daß der in Transportrichtung von den Treibstrahlen ausgehende Impuls auf die großen Flächen der Kapseln wirkt, also auf die Flächen von Deckel und Boden. Die auf die Kapseln in Transportrichtung einwirkende Vorwärtskraft wird dadurch wesentlich größer als die durch die Rückströmungen verursachten Verzögerungskräfte.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Wasserstrahlapparat selbst bei extremen Einstel lungen stets gut funktioniert. Extreme Einstellungen sind bei spielsweise:

- Transportgeschwindigkeit klein (0,2-0,3 m/S) und hoher Druckaufbau, d. h. hohe Treibstrahl geschwindigkeit (15-20 m/S) oder
- Transportgeschwindigkeit hoch (1,5-2,5 m/S) und niedriger Druckaufbau, d. h. verhältnismäßig kleine Treibstrahlgeschwindigkeit (3-5 m/S).

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung der Treib düsen-Austritte besteht darin, daß sich der in Transportrichtung auf die Kapseln wirkende Impuls des Treibstrahles auf eine ver hälnismäßig große Fläche verteilt. Einbeulungen durch örtlich hohe Wasserstrahlkräfte kommen nicht mehr vor oder sind unbedeutend und stören nicht mehr. Dadurch wird ein schonender Transport selbst dann erreicht, wenn es sich bei den Kapseln um weiche bzw. flexible Schalen handelt (runde oder rechteckige Behälter aus Aluminium- oder Kunststoffolien). Auf diese Weise wird der An wendungsbereich des hydraulischen Kapseltransportes wesentlich erweitert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen darge stellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematische Draufsicht auf einen Strahlapparat,

Fig. 2a-2d Seitenansicht durch die Ebene A-A von Fig. 1, also durch die Ebene des Treibdüsen-Austrittes,

Fig. 2a runde Rohrleitung. Die Querschnittsflächen der Treibdüsen-Austritte oben und unten sind größer als seitlich.

Fig. 2b runde Rohrleitung. Seitlich in 3 Uhr- und 9 Uhr- Stellung ist die Querschnittsfläche der Treib düsen-Austritte = 0,

Fig. 2c rechteckige Rohrleitung. Querschnittsflächen der Treibdüsen-Austritte sind nur über und unter dem Rechteckrohr,

Fig. 2d rechteckige Rohrleitungen und rechteckige Ausbildung der Querschnittsflächen der Treibdüsen-Austritte.

Es folgt die Erläuterung der Erfindung anhand der Zeichnungen nach Aufbau und gegebenenfalls auch nach Wirkungsweise der dar gestellten Erfindung.

Fig. 1 zeigt den erfindungsgemäßen Wasserstrahlapparat 1 bestehend aus Einströmgehäuse 9 mit Treibdüse 4, dem zylindrischen Misch rohr 10, dem Diffusor 11 und dem Auslaßgehäuse 12. Der Strahl apparat 1 wird von Kapseln 2 durchlaufen. Diese sind als Zy linder dargestellt bzw. in der Draufsicht als Kreise. Die Kapseln 2 werden mittels einer Führung in einer bestimmten Lage gehalten. Diese Führung besteht vorzugsweise aus Rundstäben 15 und Flach stählen 16. Im dargestellten Ausführungsbeispiel dienen die Rundstäbe 15 als Kufen auf denen die Kapseln 2 gleiten und die Flachstähle 16 zur seitlichen Begrenzung der Kapseln 2. Vor dem Strahlapparat 1 schließt sich die Rohrleitung 3 an, welche als Förderkanal ausgebildet ist, d. h. der Kontur der Kapsel 2 zuzüglich Spielraum angenähert angepaßt ist. Diese Rohrleitung 3 setzt sich bis ins Innere des Einströmgehäuses 9 hinein fort, so daß es zusammen mit dem konischen Teil des Einströmgehäuses 9 die Treibdüse 4 bildet. Die Führung bestehend aus den Rundstäben 15 und den Flachstählen 16 geht durch den Strahlapparat 1 gerad linig hindurch und setzt sich weiter fort bis in die ebenfalls als Förderkanal ausgebildete Rohrleitung 3 auf der Druckseite 6 des Strahlapparates 1. Die Transportgeschwindigkeit der Kapsel 2 vor dem Strahlapparat 1, also auf seiner Saugseite 5 ist gleich der Transportgeschwindigkeit nach dem Strahlapparat 1. Der Grund dafür liegt in dem eigenen Treibwasserkreislauf 17. Das Treibwasser verläßt das Auslaßgehäuse 12 durch die Flanschöffnung 13, und zwar weil es durch die Pumpe 18 angesaugt wird; sodann wird es von dieser Pumpe 18 auf eine höheres Druckniveau gebracht. Das Treib wasser nach der Pumpe 18 wird durch die Flanschöffnung 14 in das Einströmgehäuse 9 eingespeist um im Anschluß daran durch die Treib düsen 4 in das Mischrohr 10 und in den Diffusor 11 zu gelangen.

In Fig. 2a besteht der Förderkanal aus einer runden Rohrleitung 3. Die Kapsel 2 gleitet zwischen den Rundstäben 15 hindurch; die Flachstähle 16 stellen die seitliche Begrenzung dar damit die Kapsel 2 während des Transportes in Lage gehalten wird. Die Quer schnittsfläche am Treibdüsen-Austritt 6 des in das Mischrohr 10 eingedüsten Strahles der Treibflüssigkeit befindet sich also zwischen der ellipsenförmigen Außenkontur 19 der Treibdüse 4 und der runden Rohrleitung 3. Oben und unten ist der Düsenspalt am größten, 90° seitlich dazu am kleinsten.

In Fig. 2b ist der Düsenspalt in der waagerechten Mitte gleich null.

In Fig. 2c ist die als Förderkanal dienende Rohrleitung 3 als Rechteckrohr 20 ausgebildet. Auf Führungseinsätze kann hier in vielen Fällen verzichtet werden, weil das Rechteckrohr 20 die Kapseln 2 bereits in Lage hält. Der Düsenspalt über und unter dem Rechteckrohr 20 ist wesentlich größer als 90° seitlich dazu.

In Fig. 2d beschränkt sich die Querschnittsfläche 21 des Treib düsen-Austrittes 6 auf die Fläche über und unter dem Rechteck rohr 20.

Der Wirkungsgrad des Wasserstrahlapparates 1 wird verbessert, wenn das Mischrohr 10 rechteckig ausgebildet ist. Eine weitere Verbesserung wird erzielt, wenn auch noch der Diffusor 11 eine rechteckige Formgebung aufweist. In diesen Fällen ist es aus strömungstechnischen Gründen oftmals günstig auch das Auslaß gehäuse 12 rechteckig auszubilden.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, ins besondere die in den Zeichnungen dargestellte Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Wörterverzeichnis 1 Wasserstrahlapparat
2 Kapsel
3 Rohrleitung
4 Treibdüsen
5 Saugseite
6 Treibdüsen-Austritt
7 Boden (der Kapsel)
8 Deckel (der Kapsel)
9 Einströmgehäuse
10 Mischrohr
11 Diffusor
12 Auslaßgehäuse
13 Flanschöffnung (Treibwasserentnahme)
14 Flanschöffnung (Treibwassereinspeisung)
15 Rundstäbe
16 Flachstahl
17 Treibwasserkreislauf
18 Pumpe
19 Außenkontur
20 Rechteckrohr
21 Querschnittsfläche

Claims

1. Wasserstrahlapparat (1) für den hydraulischen Transport von Kapseln (2) (Körper geometrisch definierter Form) in einer von einer Flüssigkeit durchströmten Rohrleitung (3), welche so ausgebildet ist, daß die Kapseln (2) während des Trans portes eine bestimmte Lage haben, dadurch gekenn zeichnet, daß

- die Treibdüse (4) um die auf der Saugseite (5) befindliche Rohrleitung (3) außen herum angeordnet ist,
- die Querschnittsflächen des Treibdüsen-Austrittes (6) auf den beiden sich gegenüberliegenden Seiten, welche dem Boden (7) und dem Deckel (8) der Kapseln (2) zugewandt sind größer sind als rechtwinklig dazu wo sich der Rand (9) der Kapsel (2) befindet.

2. Wasserstrahlapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsflächen des Treibdüsen-Austrittes (6) nur auf den beiden sich gegenüberliegenden Seiten, welche dem Boden (7) und dem Deckel (8) der Kapsel (2) zugewandt sind befinden.

3. Wasserstrahlapparat nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsflächen des Treibdüsen-Austrittes (6) recht eckig ausgebildet sind.

4. Wasserstrahlapparat nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Treibdüsen (4) hintereinander angeordnet sind (mehr stufige Ausführung).

5. Wasserstrahlapparat nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Treibdüsen (4) hintereinander angeordnet sind, wobei die Querschnittsfläche der Treibdüsen-Austritte (6) unter schiedlich groß sind (nicht dargestellt).

6. Wasserstrahlapparat nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das sich an die Treibdüse (4) anschließende Mischrohr (10) rechteckig ausgebildet ist (nicht dargestellt).

7. Wasserstrahlapparat nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der sich an das Mischrohr (10) anschließende Diffusor (11) rechteckig ausgebildet ist (nicht dargestellt).

8. Wasserstrahlapparat nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche mindestens eines Treibdüsen- Austrittes (6) verstellbar ausgeführt ist (nicht dargestellt).