DE3724859A1 - Zweistufenduese - Google Patents

Description

Im industriellen Bereich gibt es eine Reihe von Fällen, wo es wünschenswert ist, dicke Stoffe, wie entwässerten Schlamm, Beton usw. durch eine Rohr- oder Schlauchleitung zu transportieren, wobei als Transportmedium Druckluft verwendet werden muß, da Wasser nach dem Transport wieder mit aufwendigen Techniken herausgebracht werden müßte bzw. auch verfahrenstechnisch un­ erwünscht ist.

Diese Stoffe sind jedoch im allgemeinen von so dicker Konsistenz, daß sie auch mit hohen Drücken nicht durch eine Rohr- oder Schlauchleitung gepreßt werden können.

Es hat nun eine ganze Reihe von Vorschlägen gegeben, die strö­ mende Luft mit den zu transportierenden Stoffen zu "beladen". Abgesehen von mechanischen und damit störanfälligen Vorrichtun­ gen zum Eintragen des Materials in den Luftstrom ist vielfach der Vorschlag gemacht worden, eine Ringdüse zu verwenden, bei der der Ringspalt meist einstellbar unmittelbar vor der Verengung des Überganges in die Schlauchleitung angeordnet ist. Derartige Ausführungen sind in den folgenden Druckschriften beschrieben: DE-PS 31 35 675; De-OS 21 59 519; US-PS 33 01 605; De-Gbm 70 00 193; AT-PS 2 80 571.

Es wurde nun überraschender Weise gefunden, daß die Vermischung vom Transportgut mit der Transportluft sehr viel intensiver erfolgt, wenn das Einblasen der Luft nicht gleichmäßig über den Umfang einer Düse in Form eines Ringspaltes erfolgt, sondern wenn sie in einigen Bohrungen gebündelt in die Düse eingeblasen wird. Ferner konnte gegenüber sämtlichen bekannten Ausführungen des Standes der Technik überraschender Weise festgestellt werden, daß eine solche Luftzuführung erheblich wirksamer ist wenn zwi­ schen den Bohrungen zur Auflockerung des Transportgutes und dem Beginn der Reduzierung, die in die Rohr- oder Schlauchleitung führt, ein deutlicher Abstand vorgesehen wird.

Dieser erfindungsgemäße Kunstgriff ermöglicht der Mischung von Transportgut und Transportluft zu expandieren, sodaß während des Auflösungsvorganges des Transportgutes die Bildung von kleine­ ren in der Rohr- oder Schlauchleitung gängigen Partikeln stark begünstigt wird.

Da nun jedoch die Material-Luftmischung gegen die Reduzierung prallt, bevor sie den Düsenraum verläßt, besteht die Gefahr, daß sich bei diesen im allgemeinen klebrigen Stoffen Anbackungen bil­ den, die zu einem Zuwachsen des Düsenraumes führen.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem nun dadurch gelöst, daß unmittelbar vor der Reduzierung durch eine zweite Reihe von Boh­ rungen die Reduzierung ständig freiblasbar ausgebildet ist. Gleichzeitig wird damit der Luftanteil erhöht und der Transport erheblich erleichtert.

Nach diesen überraschend gewonnenen Erkenntnissen ergeben sich für diese von Stand der Technik sich deutlich abhebende Erfindung die folgenden Ausführungsformen:

Auf den beigefügten Zeichnungen sind die verschiedenen Ausfüh­ rungen mit Hilfe der Fig. 1 bis 9 zeichnerisch erläutert. Dabei bedeuten:

Fig. 1 die Grundform der Düse

Fig. 2 die Düse mit geneigten Bohrungen

Fig. 3 die Düse mit erweitertem Wirbelraum

Fig. 4 die Düse mit getrennter und regelbarer Luftzuführung für jeweils die erste und zweite Reihe der Bohrungen

Fig. 5 die Düse mit einfacher Luftzuführung und Regelung der Luftmenge zwischen der ersten und zweiten Reihe der Bohrungen

Fig. 6 Querschnitt der Düse nach Fig. 1

Fig. 7 Querschnitt der Düse nach Fig. 1 mit rechts zur Achse versetzten Bohrungen (= Abstand a)

Fig. 8 Querschnitt der Düse nach Fig. 1 mit links zur Achse versetzten Bohrungen (= Abstand b)

Fig. 9 Querschnitt der Düse nach Fig. 1 mit rechts zur Achse versetzten Bohrungen (= Abstand a) der ersten Reihe der Bohrungen (5) und links zur Achse versetzten Boh­ rungen (= Abstand b) der zweiten Reihe der Bohrungen (6).

Die einzelnen Ziffern bedeuten:

1: Düsen-Durchmesser
2: zu förderndes Material
3: Luftzuführung
4: Luftkammer
5: Bohrungen der ersten Reihe
6: Bohrungen der zweiten Reihe
7: Düsenraum oder Wirbelkammer
8: Reduzierung zur Rohrleitung
9: Rohr- oder Schlauchanschluß
10: Abrißkante
11: Luftregelventil
12: Verschiebe-Mantel
13: Verbreiterung des Düsenkörpers
14: konische Verengung des Düsenmantels

a: nach rechts versetzter Abstand der Bohrung von der Längsachse
b: nach links versetzter Abstand der Bohrung von der Längsachse

Der erfindungsgemäße Gegenstand wird wie folgt weiter beschrieben:
Die Förderrichtung läuft bei allen Figuren, die im Längsschnitt dargestellt sind (= Fig. 1 bis Fig. 5), von links nach rechts und ist durch einen Pfeil angedeutet. Die Düse befindet sich am Ende einer Förderstrecke, die etwa den gleichen Durchmesser (1) aufweist wie die Düse. Das zu fördernde Material (2) wird durch eine zum Stand der Technik gehörende Vorrichtung in die Düse gedrückt, bis die erste Reihe der Bohrungen (5) erreicht ist. Diese Bohrungen (5) stehen mit einer die Düse ringförmig umschließenden Luftkammer (4) in Verbindung. Die Luftkammer (4) wird über die Luftzuführung (3) mit einer ausreichenden Luftmenge mit genügendem Druck beauf­ schlagt. Sobald nun das Material (2) in die Ebene der Bohrungen (5) gelangt, wie in Fig. 1 und Fig. 3 dargestellt, wird es durch den Luftstrom aufgelöst und in der Wirbelkammer (7) innig mit Luft vermischt, wobei kleine Teilchen entstehen. In dieser Form kann nun das Luft-Materialgemisch die Reduzierung (8) passieren und in der anschließenden Rohr- oder Schlauchleitung (9) transportiert werden.

Der entscheidende erfindungsgemäße Fortschritt liegt darin, daß das Luft-Materialgemisch in dem Raum zwischen der ersten Reihe der Bohrungen (5), dem Duesen- oder Wirbelraum (7), und der Reduzierung (8) ausreichend Platz zum Expandieren erhält, um kleine Partikel zu bilden, die sich durch die verengte Rohr- oder Schlauchleitung (9) mit Hilfe der Luft transportieren lassen.

Da nun im Bereich der Reduzierung (8) das Material auf die den Querschnitt verengende Fläche trifft, muß mit Ansätzen gerechnet werden. Diese werden wieder aufgelöst bzw. vermieden, indem mit einer zweiten Reihe von Bohrungen (6) unmittelbar vor der Reduzie­ rung (8) nochmal Luft in die Wirbelkammer (7) eingeblasen wird. Daher stehen diese Bohrungen (6) ebenfalls mit der Luftkammer (4) in Verbindung.

In den Fig. 6, 7, 8 und 9 sind beispielhaft 4 Bohrungen auf dem Umfang verteilt dargestellt. Die erfindungsgemäße Lehre wird ebenfalls ausgeführt, wenn nur drei oder auch mehr als vier Bohrungen auf dem Umfang je Reihe angeordnet sind. Dabei kann die Anzahl in der ersten Reihe (5) von der in der zweiten Reihe (6) der Bohrungen voneinander abweichen.

Vorteilhaft ist es ferner, die Bohrungen (5) und (6) gegenüber der senkrechten Einstellung zur Düsenachse, wie in Fig. 6 dar­ gestellt, seitlich von der Düsenachse zu versetzen. So zeigt Fig. 7 um den Abstand "a" nach rechts versetzte Bohrungen (5). Als Folge dieses Versetzens wird das Fördergut (2) zusammen mit der Luft in einen Linksdrall versetzt, wodurch die Förderung vergleichmäßigt wird. Die Reihe der Bohrungen (6) kann im gleichen Sinne ebenfalls von der Achse seitlich versetzt sein.

Fig. 8 zeigt um den Abstand "b" nach links seitlich versetzte Boh­ rungen (5), durch die bei der Förderung ein Rechtsdrall erzeugt wird. Auch hier kann die zweite Reihe der Bohrungen (6) im glei­ chen Sinne versetzt sein.

Fig. 9 zeigt eine Ausführung der Düse, bei der die erste Reihe der Bohrungen (5) um den Abstand "a" nach rechts und die zweite Reihe der Bohrungen (6) um den Abstand "b" nach links versetzt ist. Dadurch wird erreicht, daß zu Anfang in der Wirbelkammer (7) ein Linksdrall und am Ende ein Rechtsdrall erzeugt wird, wodurch eine besonders gute Auflösung des Fördergutes (2) erreicht wird.

Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, die Bohrungen (5) und (6) so geneigt anzuordnen, daß der Luftstrom in die Förderrichtung bläst, wie in Fig. 2, 3, 4 und 5 gezeigt ist. Dabei kann die Neigung der ersten Reihe der Bohrungen (5) von der der zweiten Reihe (6) abweichen, wie in Fig. 2, 3, 4 und 5 gezeigt ist.

Bei besonders kohärenten Fördersubstanzen (2) hat es sich als vor­ teilhaft erwiesen, wenn die Wirbelkammer (7) zwischen den Bohrun­ gen der ersten Reihe (5) und denen der zweiten Reihe (6) erwei­ tert ist, wie es in Fig. 3, 4 und 5 gezeigt ist. Dann kann die Mischung aus Luft und Material besonders gut expandieren und somit in kleinere Partikel aufgeteilt werden, sodaß der Übergang in die Reduzierung (8) erleichtert wird.

Dabei ist es zweckmäßig, den Materialeintritt in die Wirbelkammer (7) so zu gestalten, daß eine Abrißkante (10) entsteht, die die gleiche Neigung wie die Bohrungen (5) der ersten Reihe aufweisen sollte. Die Bohrungen (5) sind wiederum so angeordnet, daß sie tangential an der Schrägkante (10) entlangblasen und damit diese von Ansät­ zen freihalten.

Um den Luft- und Materialstrom möglichst strömungsgerecht der Reduzierung (8) zuzuführen und in den kleineren Querschnitt einzu­ leiten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Reduzierung (8) einen kurvenförmigen Längsschnitt aufweist, der an seiner engsten Stelle der zylindrischen Form des Düsenaustritts entspricht und an seiner weitesten Stelle einer Trichterform entspricht, deren Neigung identisch mit der der Bohrungen (6) ist, wobei diese so angeordnet sind, daß sie tangential zum Rand der Reduzierung (8) stehen. Diese Ausführung ist in Fig. 3, 4 und 5 dargestellt.

Es wurde ferner gefunden, daß es, wie in Fig. 4 gezeigt ist, zweck­ mäßig sein kann, die erste Reihe der Bohrungen (5) getrennt von der zweiten Reihe der Bohrungen (6) mit Luft zu beaufschlagen und auch mit verschiedener Luftmenge und verschiedenem Luftdruck zu versehen. Dazu ist die Luftkammer (4) in zwei Abteilungen zu trennen, bei denen die Luftversorgungen (3) jeweils mit einem ge­ trennten Regelorgan (11) versehen sind.

Auf diese Weise ist es möglich, eine größere Luftmenge für die Auf­ lösung des Materials (2) den Bohrungen (5) unverändert zuzuführen und je nach Transportbedingungen in der anschließenden Rohr- oder Schlauchleitung (9) die durch die Bohrungen (6) zusätzlich eingebrachte Luftmenge getrennt einzustellen.

Durch einen besonderen Kunstgriff kann eine differenzierte Luftbe­ aufschlagung der ersten Bohrlochreihe (5) im Verhältnis zur zweiten Bohrlochreihe (6) auch mit nur einer Luftzuführung erreicht werden. Diese Ausführung ist in Fig. 5 dargestellt. Zu diesem Zweck wird die Düse in zwei Teilen ausgeführt. Der äußere Teil, als Düsen­ mantel (12) bezeichnet, ist zu Längsachse der Düse verschiebbar angeordnet. Er bildet den äußeren Abschluß der Luftkammer (4). Der innere Teil, der Düsenkörper, weist eine ringförmige Verbreite­ rung (13) auf, die die Luftkammer (4) teilt. Der Düsenmantel (12) ist mit einer konischen Verengung (14) versehen, die einen kleineren Innendurchmesser aufweist, als die Verbreiterung (13) als Außenmaß hat. Durch Verschieben des Düsenmantels (12) kann der Spalt zwischen der inneren Verbreiterung (13) und der äußeren Verengung (14) beliebig weit eingestellt werden, sodaß in Strömungsrichtung gesehen die Luftmenge zwischen der ersten Reihe der Bohrungen (5) und der zweiten Reihe der Bohrungen (6) verringert werden kann, wenn die Luft (3) vor dem Regelspalt (13/14) zugeführt wird, beziehungs­ weise gegenüber der ersten Reihe der Bohrungen (5) verringert werden kann, wenn die Luft (3) hinter dem Regelspalt (13/14) zuge­ führt wird. In der Fig. 5 ist beispielhaft die Luftzuführung (3) vor dem Regelspalt (13/14) dargestellt.

Die Verschiebung des Mantels (12) auf dem Düsenkörper erfolgt zweckmäßiger Weise dadurch, daß der Mantel (12) mit dem Düsenkör­ per durch ein Gewinde verbunden ist, sodaß durch einfaches Drehen des Mantels (12) gegenüber dem Düsenkörper der Regelspalt (13/14) sehr genau eingestellt werden kann.

Der sprunghafte technische Fortschritt dieser Erfindung beruht auf der Trennung des Fördervorganges innerhalb der Düse in zwei Stufen:
1. Stufe: Zerteilung des Fördergutes und gleichzeitige intensive Vermischung mit Luft in einem ausreichend groß bemessenem Wirbelraum (7) durch die erste Reihe der Bohrungen (5),
2. Stufe: Transport des Luft-Materialgemisches durch die Reduzie­ rung (8) in die verengte Schlauchleitung (9) durch eine weitere Luftzugabe mittels der zweiten Reihe der Bohrungen (6).

Claims (9)

1. Düse zum Auflösen von dicken zusammenhängenden Medien und Transportieren derselben durch eine Rohr- oder Schlauchleitung von geringerem Durchmesser mit Hilfe von Luft, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie zwei in radialer Ebene ringförmig hintereinander angeordnete Reihen von Bohrungen (5) und (6) aufweist, bei denen der Ab­ stand von der ersten Reihe der Bohrungen (5) zur zweiten Reihe der Bohrungen (6) etwa 2/3 des inneren Durchmessers (1) der Düse oder mehr beträgt.

2. Düse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Reihe der Bohrungen (6) in Förderrichtung gesehen unmittelbar vor der Reduzierung (8) zum Übergang in den en­ geren Rohr- oder Schlauchanschluß (9) angeordnet ist.

3. Düse nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Bohrungen je Reihe mindestens drei oder mehr betragen kann und sich gegenüber der ersten zur zweiten Reihe (5/6) unterscheiden kann, wobei die Bohrungen ebenfalls verschiedene Durchmesser aufweisen können.

4. Düse nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (5) und (6) gegenüber der Längsachse rechts "a" oder links "b" versetzt angeordnet sind, wobei die Bohrungen der ersten Reihe (5) und der zweiten Reihe (6) sowohl gleich­ laufend als auch gegenläufig versetzt angeordnet sein können (Fig. 7, 8 und 9; Abstände "a" und "b").

5. Düse nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen der ersten Reihe (5) und die der zweiten Reihe (6) gegen die Längsachse der Düse sowohl senkrecht (Fig. 1) als auch geneigt eingestellt sein können, sodaß die Blasrichtung in Transportrichtung gerichtet ist (Fig. 2, 3, 4 und 5), wobei die Neigung der Bohrungen der ersten Reihe (5) von der der zweiten Reihe (6) verschieden sein kann.

6. Düse nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen der ersten Reihe (5) und der zweiten Reihe (6) der Bohrungen erweitert ist (Fig. 3, 4 und 5; Ziff. 7), wobei die Erweiterung (7) auf der Materialeintrittsseite mit einer Abrißkante (10) versehen ist, die von der ersten Reihe der Bohrungen (5) tangential angeblasen wird, wobei die Nei­ gung der Abrißkante (10) der Neigung der Bohrungen (5) ent­ spricht.

7. Düse nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Reduzierung (8) zum Übergang in die verengte Rohr- oder Schlauchleitung (9) einen kurvenförmigen Längsschnitt (8) auf­ weist, bei dem die Neigung der Bohrungen der zweiten Reihe (6) tangential in die Parallele zur Längsachse übergeht (Fig. 3, 4 und 5).

8. Düse nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Luftzuführungen (3) für die erste Reihe der Bohrungen (5) und die zweite Reihe der Bohrungen (6) getrennt sind und je­ weils mit einem unabhängigen Regelorgan (11) versehen sind (Fig. 4).

9. Düse nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Düse mit einem Düsenmantel (12) versehen ist, der gegen­ über dem Düsenkörper verschiebbar angeordnet ist und eine Verengung (14) aufweist, die gegenüber einer Verbreiterung (13) des Düsenkörpers zwischen der ersten Reihe (5) und der zweiten Reihe (6) der Bohrungen einen einstellbaren Spalt (13/14) bildet, mit dem bei nur einfacher Luftzuführung (3) vor oder hinter der Verengung (13/14) die zugeführte Luftmenge im Verhältnis zur ersten Reihe (5) und zweiten Reihe (6) der Bohrungen geregelt werden kann.