DE3920298A1 - Verfahren zur hydraulischen foerderung von schuettguetern und einrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf den Transport von Materialien unter Benutzung von hydraulischen Mitteln, insbesondere auf ein Verfahren zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern und eine Einrichtung zur Durchführung desselben.

Die Erfindung kann im Bergbau, im Bauwesen, in der Metallurgie und der Landwirtschaft zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern über große Entfernungen mit Erfolg angewendet werden.

Von besonderem Interesse ist die Anwendung der Erfindung bei der hydraulischen Förderung von Schüttgütern, unter anderem von mineralischen Stoffen, zur Aufarbeitung beim Abbau von Seifen- und Erzlagerstätten im Tagebau- und Tiefbauverfahren, von zerkleinerten Kohlen in die Kraftwerke, von Kohleaufbereitungsbergen zu den Einbaustellen, bei der Förderung von Versatzmaterial und im Wasserbau.

Die Anwendung von Verfahren und Einrichtungen zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern dient zum Lösen des zentralen Problems für diese Art von Transport, nämlich der Vermeidung einer Berührung der geförderten Teilchen mit den sich bewegenden und mit den Strömungsteilen von Druckaggregaten, die den abrasiven Verschleiß derselben bedingt, wobei zum Fördern anstatt von Niederdruckschlammpumpen viel leistungsfähigere mit Wasser betriebene Pumpen dienen, sowie der Herstellung und Förderung von Trüben hoher Dichte.

Die herkömmliche hydraulische Förderung von Schüttgütern mit Hilfe von Schlammpumpen erfolgt bei einer Trübendichte von nicht mehr als 15%. Bei größeren Entfernungen müssen in der Regel dazwischenliegende Umpumpstationen vorgesehen sein, die aber durchaus durch eine einzige, aus einer Gruppe von Einrichtungen bestehende Station ersetzt werden können, welche Einrichtungen zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern dienen, im Wechsel für die jeweilige Rohrleitung von einer bzw. mehreren Wasserpumpen betrieben werden und eine Trübe hoher Dichte über dieselbe transportieren, was die Leistungsfähigkeit des gesamten Verfahrens der hydraulischen Förderung steigert.

Dabei werden an derartige Verfahren zur hydraulischen Förderung und Einrichtungen zur Durchführung derselben mehrere Anforderungen gestellt, die durch die Besonderheit ihres Einsatzes bestimmt sind und die Wirtschaftlichkeit sowie die Zuverlässigkeit des Verfahrens bestimmen.

Vor allem wird die Zuverlässigkeit der Verfahren der hydraulischen Förderung durch die Funktion der Einrichtungen zur Durchführung dieser Verfahren bei Austragsregimes ohne Verstopfungen bestimmt. Die Wirtschaftlichkeit der Verfahren der hydraulischen Förderung sowie der Einrichtungen zur Durchführung derselben wird durch die Dichte der erzeugten und in die Rohrleitung gepreßten Trübe, ihre Unveränderlichkeit während der hydraulischen Förderung, minimale Druckhöhenverluste in den Kammern der genannten Einrichtungen sowie durch die Möglichkeit der Herstellung von hydraulischen Förderung einer qualitativ (d. h. hinsichtlich Korngrößenverteilung und stofflicher Zusammensetzung) gleichmäßiger Trübe bestimmt. Dabei ist die Trübendichte dem spezifischen Energieaufwand für die hydraulische Förderung von Schüttgütern direkt proportional. Der spezifische Energieaufwand hängt ferner auch von dem Verlust an der von der Pumpe in der Kammer erzeugten Druckhöhe ab, der durch die Art der Herstellung und des Austrages der Trübe sowie durch die Lage des für die unter Druck vorgenommene Flüssigkeitszufuhr bestimmten Stutzens sowie des für den Schüttgutaustrag bestimmten Stutzens bestimmt ist.

Zur Zeit sind drei Verfahren zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern bekannt, in denen der Schüttgutaustrag im Abstrom, im Aufstrom und im horizontalen Strom vorgenommen wird. Am unzuverlässigsten ist dabei das Austragsverfahren im Abstrom, der von öfters erfolgenden Verstopfungen des Schüttgutaustragsstutzens begleitet wird und durch ein uneffektives Verfahren zur Vermischung der festen und flüssigen Komponenten in der Kammer gekennzeichnet ist. Das horizontale Austragsverfahren hängt ebenfalls mit häufigen Verstopfungen des Austragsstutzens zusammen und setzt in der Regel die Verwendung von Umleitungsrohren in den Konstruktionen voraus, was wiederum die Dichte der hergestellten und zur Förderung geleiteten Trübe beeinflußt.

Am zuverlässigsten im Sinne der Verstopfungsvermeidung ist das Verfahren des Trübenaustrages im Aufstrom.

Allerdings zeichnet sich das genannte Verfahren durch eine ständige Abnahme der Trübendichte gegen Ende eines Austragszyklus aus.

Darüber hinaus erfolgt im Verlauf eines Zyklus beim Zuführen eines nach Qualität und Zusammensetzung verschiedenartigen Schüttgutes in die Kammer der Austrag in der Regel ebenfalls differenziert ohne Mitteilung des geförderten Gutes, was die Funktionsstabilität des Förderungssystems insgesamt herabsetzt.

Bekannt ist ein Verfahren zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern (SU, A, Nr. 3 91 974), das darin besteht, daß das Schüttgut in die Kammer bis zum Füllen derselben geladen, danach eine Flüssigkeit gleichzeitig in den oberen Kammerteil und über das Umleitungsrohr in den unteren bodennahen Teil zur Vermischung der flüssigen und festen Komponenten und zum Austrag des Schüttgutes im schräg gerichteten Trübenaufstrom aus der Kammer sowie zur weiteren hydraulischen Förderung desselben unter Druck zugeführt wird. Dabei findet eine Regelung der Dichte der ausgetragenen Trübe statt, indem die Menge der in den bodennahen Kammerteil unter Druck zugeführten Flüssigkeit vergrößert bzw. verkleinert wird.

Bekannt ist eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur hydraulischen Förderung (SU, A, Nr. 3 91 974), die eine vertikal angeordnete Kammer einschließt, in deren oberem Teil ein Einlaufverschluß vorgesehen ist.

Im bodennahen Kammerteil ist ein Flüssigkeitsablaßstutzen angeordnet, der mit einem im Inneren der Kammer angebrachten vertikalen durchlöcherten Hohlrohr in Verbindung steht, während im oberen Kammerteil ein Stutzen zur unter Druck vorgenommenen Flüssigkeitszufuhr vorhanden ist, der mit dem Flüssigkeitsablaßstutzen über ein Umleitungsrohr in Verbindung steht.

Im unteren Kammerteil ist unter dem Ablaßstutzen ein Schüttgutaustragsstutzen angeordnet, dessen Stirnseite über dem Kammerboden liegt, wobei der Ablaß- und der Austragsstutzen Längslöcher besitzen, die gegeneinander gerichtet und von einem Schieberverschluß überdeckt sind.

Die schräge Lage des Austragsstutzens wendet eine Verstopfung desselben, insbesondere beim Betrieb mit dem geschlossenen Schieberverschluß, nicht ab. Wenngleich eine Möglichkeit zur Regelung der Trübendichte zwecks Aufrechterhaltung einer konstanten Größe derselben möglich ist, können doch hohe Dichtewerte nicht erzielt werden, weil zu Beginn eines Austragszyklus die Längslöcher maximal geöffnet sein müssen, und da sie eins gegenüber dem anderen liegen, so wird ein Teil der Flüssigkeit in den Austragsstutzen geleitet, ohne das Schüttgut mitzunehmen. Gegen Ende des Zyklus gelangt bei verdeckten Löchern die unter Druck stehende Flüssigkeit zum Austragsstutzen aus dem oberen Kammerteil, wodurch die Trübendichte auch verringert wird.

Eine Änderung der Durchsatzmenge der dem bodennahen Teil unter Druck zugeführten Flüssigkeit kann sowohl mit Hilfe einer Pumpe wie auch durch eine Verschiebung des Schieberverschlusses erzielt werden. Allerdings bringt die Regelung der Flüssigkeitsdurchsatzmenge durch eine Pumpe im vorliegenden Verfahren keine Änderung der Dichte der hergestellten Trübe zustande.

Die Trübendichte wird durch Ändern der Lage des Schieberverschlusses in bezug auf die Löcher erzielt. Jedoch ist dies wegen der Wirkung des Schieberverschlusses in der zur Zuführungsrichtung der unter Druck stehenden Flüssigkeit senkrechten Richtung und der demgemäß hohen hydrodynamischen Belastungen sehr erschwert, was im Endergebnis einen zusätzlichen Energieaufwand bedingt.

Im beschriebenen Verfahren ermöglicht es der Trübenaustrag im schräg gerichteten Aufstrom aus dem Seitenteil der Kammer nicht, die Mittelung des Schüttgutes hinsichtlich Korngrößenverteilung und stofflicher Zusammensetzung vorzunehmen.

Das in der Einrichtung vorhandene Umleitungsrohr und die unter Druck erfolgende Flüssigkeitszufuhr gleichzeitig über den horizontalen Flüssigkeitszuführungsstutzen und den schräg liegenden Flüssigkeitsablaßstutzen ruft einen hohen Druckhöhenverlust in der Kammer beim Durchführen dieses Verfahrens hervor, was sich auf die Weite der hydraulischen Förderung und die Energieintensität des Verfahrens insgesamt nachteilig auswirkt.

Bekannt ist ferner ein Verfahren zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern (DE, A, 31 44 067), das darin besteht, daß in die Kammer das Schüttgut bis zum Füllen derselben geladen, eine unter Druck stehende Flüssigkeit gleichzeitig in den oberen Kammerteil über ein Umleitungsrohr und in den unteren bodennahen Teil über einen Stutzen zur unter Druck vorgenommenen Flüssigkeitszufuhr zugeführt und danach die Flüssigkeit entlang einer Schraubenlinienbahn zur Eintrittsöffnung des Austragsstutzens zur Vermischung der flüssigen und festen Komponenten, zum Austrag des Schüttgutes aus der Kammer und zur hydraulischen Förderung desselben geleitet wird.

Bekannt ist eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern, die eine Kammer mit einem Boden in Form eines abgeschnittenen Kegels enthält, die mit einem Stutzen mit einem Verschluß zur Aufgabe von Schüttgut und einem Umleitungsrohr ausgestattet ist, dessen oberes Ende im oberen Kammerteil befestigt, dessen unteres Ende aber an den Stutzen zur Zuführung der unter Druck stehenden Flüssigkeit angeschlossen ist. Der Stutzen zur Flüssigkeitszuführung ist seinerseits im unteren Kammerteil befestigt, derart, daß seine Austrittsöffnung zwischen ihrer Wand und einem Metallstab liegt, der im Zentrum des Kammerbodens angebracht und vertikal nach oben gerichtet ist.

Die Kammer ist ferner mit einem Schüttgutaustragungsstutzen ausgestattet, der im unteren Teil des Kammerbodens gegenüber dem Stutzen zur Zuführung der unter Druck stehenden Flüssigkeit und unter demselben horizontal angeordnet ist.

Die Einrichtung enthält ferner eine um den vertikalen Stab liegende Führungsplatte zum Wegspülen und Austrag von Schüttgut entlang der konischen Kammerbodenoberfläche, deren oberer Teil an der Kammerwand unter der Austrittsöffnung des Stutzens zur Zuführung der unter Druck stehenden Flüssigkeit, deren oberer Teil aber über der Eintrittsöffnung des Schüttgutaustragungsstutzens beim Austrag im horizontalen Strom befestigt ist. An der Kammerwand ist über der Austrittsöffnung des Stutzens zur Zuführung der unter Druck stehenden Flüssigkeit ein Schutzschirm zur Vermeidung einer Überschüttung desselben mit Schüttgut während des Ladevorgangs befestigt.

Die Einrichtung zum Austrag im horizontalen Strom verhindert eventuell mögliche Verstopfungen der Eintrittsöffnung des Austragungsstutzens nicht, sogar bei Vorhandensein eines Schutzschirmes. Besonders schwierig ist das Anlassen der Einrichtung zu Beginn eines Zyklus bzw. nach einer unerwarteten Stillsetzung in der Zyklusmitte, wenn die Führungsplatte und der kegelförmige Kammerboden bis zur Eintrittsöffnung des Austragungsstutzens mit Schüttgut gefüllt sind.

Im erwähnten Verfahren findet die Vermischung der flüssigen und festen Phase an der Phasengrenze, d. h. an der Grenze der Schüttgutmasse und der oberen Grenze des Anfangsabschnittes des schnellfließenden Flüssigkeitsstromes statt, der sich spiralförmig im Kammerboden um den Stab herum zur Eintrittsöffnung des Austragsstutzens bewegt. Dabei findet eine Änderung der Dichte der geförderten Trübe erst gegen Ende eines Austragszyklus statt, wenn an die Phasengrenze dank der geschehenden Filtration eine zusätzliche Flüssigkeit unter Druck aus dem oberen Kammerteil vom Umleitungsrohr kommt.

Allerdings läuft bei der hydraulischen Förderung von Schüttgütern über große Entfernungen der Flüssigkeitsstrom in der Kammer unter einem hohen Druck mit einer sehr hohen Geschwindigkeit, was ähnlich einem Wasserstrahlheber wenn auch unveränderliche, dafür aber geringe Dichtewerte der hergestellten und zur Förderung bestimmten Trübe bedingt. In diese Weise gewährleistet das genannte Verfahren der hydraulischen Förderung entweder eine erhöhte Trübendichte oder aber eine ausreichende Förderweite bei geringen Dichtewerten.

Beim Wegspülen von Schüttgut im Mitstrom kann die Mittelung des aus der Kammer ausgetragenen Schüttgutes im Laufe eines Zyklus nicht gewährleistet werden, was demgemäß die Zuführung des Materials in die Förderleitung in derselben Reihenfolge wie beim Laden desselben in die Kammer bedingt.

Das in der Konstruktion vorhandenen Umleitungsrohr, der Schutzschirm und die Führungsplatte zur Änderung der Strombewegungsrichtung bedingen die Entstehung von erheblichen Druckhöhenverlusten in der Kammer, was bei vorgegebener Förderweite eine Erhöhung der Pumpenleistung und somit der Bewegungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit in der Kammer bewirkt und demnach sich auf den Dichtewert der hergestellten und zum Transport bestimmten Trübe nachteilig auswirkt. In einer derartigen Konstruktion bedingt die Bewegung des zweiphasigen (Flüssigkeit + Schüttgut) Stromes entlang der schraubenförmig verengten Kammerbodenoberfläche und entlang des Stabes ebenfalls die Entstehung von hohen zusätzlichen Strömungswiderständen, was sich ebenfalls sowohl auf den Dichtewert der Trübe wie auch auf die Energieintensität des gesamten Verfahrens nachteilig auswirkt.

Bekannt ist ferner ein Verfahren zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern (SU, A, Nr. 11 68 496), das darin besteht, daß das Schüttgut in die Kammer bis zum Füllen derselben geladen und danach eine unter Druck stehende Flüssigkeit in Form eines ringförmigen Abstroms zum Austrag von Schüttgut aus der Kammer im Aufstrom, der im Innern des ringförmigen Flüssigkeitsabstromes eingeschlossen ist, sowie zur hydraulischen Förderung desselben zugeführt wird.

Bekannt ist eine Einrichtung zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern (SU, A, Nr. 11 68 496), die eine Kammer enthält, die mit einem Stutzen zum Eintrag von Schüttgut, einem vertikal angeordneten Stutzen zum Flüssigkeitsablaß, einem Stutzen zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom sowie einem koaxial mit demselben und im Innern dieses Stutzens angebrachten Stutzen zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom ausgestattet ist.

Die Durchführung des Schüttgutaustrags im Aufstrom und in der zur Zuführungsrichtung der unter Druck stehenden Flüssigkeit in die Kammer entgegengesetzten Richtung gestattet es, das Verfahren sogar bei plötzlichen Stillsetzungen des Druckaggregates ohne Verstopfungen durchzuführen.

Der Austrag von Schüttgut im genau vertikalen, vom bodennahen Teil der vollgeladenen Kammer aufsteigenden Strom, wo das Schüttgut unter der Einwirkung seines Eigengewichtes ständig eintrifft, gestattet es, die Dichte der hergestellten und zum Transport bestimmten Trübe gegenüber den früher beschriebenen Verfahren zu erhöhen. Allerdings bietet die im Verfahren realisierte Vermischung der festen und flüssigen Komponenten durch einfache Fluidisation von Schüttgut und Förderung der erzeugten Trübe dank dem vorhandenen Überdruck keine Gewähr gegenüber etwaigen Dichteschwankungen wegen einer ungleichmäßigen Zufuhr von Schüttgut in den bodennahen Kammerteil. Darüber hinaus ändert sich die Dichte der geförderten Trübe im Verlauf des gesamten Austragszyklus: zunächst ist sie maximal, in der Zyklusmitte etwas kleiner als der Maximalwert, dafür ungefähr konstant, gegen Ende des Zyklus nimmt sie sanft bis auf Null ab.

Die vorgenannte Lage der Stutzen zur Zuführung der unter Druck stehende Flüssigkeit im Abstrom und des Stutzens zum Schüttgutaustrag gewährleistet eine allseits gleichmäßige Zuführung des Schüttgutes zur Eintrittsöffnung des Schüttgutaustragungsstutzens und eine demgemäß mögliche Mittelung des Schüttgutes während des Austragsvorganges.

Die vorerwähnte Fluidisation des Materials findet praktisch im gesamten Kammervolumen statt, was beträchtliche Druckhöhenverluste und dementsprechende zusätzliche Energieverluste bewirkt.

Darüber hinaus läuft der Prozeß des Einpressens der Trübe in den Schüttgutaustragungsstutzen im erwähnten Verfahren in der zur Zuführungseinrichtung der unter Druck stehenden Flüssigkeit entgegengesetzten Richtung ab, was den spezifischen Energieaufwand gleichfalls unvermeidlich erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer solchen Flüssigkeitszufuhr in die Kammer, einem solchen Schüttgutaustrag und einer solchen demgemäßen Ausführung des zur Flüssigkeitszuführung bestimmten Stutzens sowie einer solchen gegenseitigen Lage der Ein- und Austrittsöffnungen der Schüttgutaustrags- und Flüssigkeitszuführungsstutzen zu schaffen, die es erlauben, die Vermischung der festen und flüssigen Komponenten mit Hilfe von hochturbulenten Wirbeln in der Nähe der Eintrittsöffnung des Austragsstutzens vorzunehmen.

Die gestellte Aufgabe ist dadurch gelöst, daß im Verfahren zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern, das darin besteht, daß das Schüttgut in die Kammer bis zum Füllen derselben geladen und danach eine unter Druck stehende Flüssigkeit in Form eines ringförmigen Abstromes zum Austrag von Schüttgut aus der Kammer im Aufstrom, der im Innern des ringförmigen Flüssigkeitsabstroms eingeschlossen ist, sowie zur hydraulischen Förderung desselben zugeführt wird, erfindungsgemäß in der Kammer eine Zone von Rezirkulationsströmen einer unter Druck zugeführten Flüssigkeit erzeugt wird, indem man den ringförmigen Abstrom bis zu einem Grad verwirbelt, der vom Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeitskomponente zur axialen Komponente von gleich oder mehr als 0,4 bestimmt wird, und den Austrag von Schüttgut in der Zone der Rezirkulationsströme der unter Druck zugeführten Flüssigkeit vornimmt.

Vorzugsweise wird im erfindungsgemäßen Verfahren zur hydraulischen Förderung die Größe der Zone der Rezirkulationsströme der unter Druck zugeführten Flüssigkeit in der zur Austragsrichtung des Schüttgutes senkrechten Richtung geregelt, indem man beim Austrag den Druck der in die Kammer zugeführten Flüssigkeit bis zu einem Betrag ändert, bei dem die Geschwindigkeit derselben R _e = 3 · 10⁵ ist.

Die gestellte Aufgabe ist dadurch gelöst, daß in der Einrichtung zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern, die eine Kammer enthält, die mit Stutzen zum Eintrag von Schüttgut und zum Flüssigkeitsablaß, einem vertikal angebrachten Stutzen zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom und einem koaxial mit demselben und im Innern dieses Stutzens angeordneten Stutzen zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom ausgestattet ist, erfindungsgemäß die Eintrittsöffnung des Stutzens zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom in der Seitenfläche desselben liegt und ihre Achse im bezug auf die Achse des Schüttgutaustragsstutzens zum Austrag im Aufstrom zur Verwirbelung des ringförmigen Flüssigkeitsabstroms im Spalt zwischen dem Stutzen zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom und dem Stutzen zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom mit einem vorgegebenen Öffnungswinkel an der Stirnseite desselben auf der Seite der Austrittsöffnung des verwirbelten ringförmigen Flüssigkeitsabstroms verlagert ist, während die Eintrittsöffnung des Stutzens zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom in einer Höhe mit der Austrittsöffnung des Stutzens zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom, und um einen h₁ nicht übersteigenden Betrag tiefer, der aus der folgenden Beziehung ermittelt wird:

wo es bedeutet:
Q - Durchsatzmenge der unter Druck zugeführten Flüssigkeit;
Y - Geschwindigkeit des verwirbelten ringförmigen Flüssigkeitsabstroms im Spalt zwischen dem Stutzen zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom und dem Stutzen zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom;
ρ _w  - Dichte der unter Druck zugeführten Flüssigkeit;
ρ _s  - Schüttgutdichte;
α - Öffnungswinkel des verwirbelten ringförmigen Flüssigkeitsabstromes;
g - Fallbeschleunigung,
oder aber um einen h₂ nicht übersteigenden Betrag höher liegt, der aus der folgenden Beziehung ermittelt wird;

wo es bedeutet:
R - den Halbmesser des Stutzens zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom;
l - die Breite des Spaltes zwischen dem Stutzen zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom und dem Stutzen zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom.

Vorteilhafterweise enthält die erfindungsgemäße Einrichtung ein Mittel zur Vergrößerung des Öffnungswinkels des verwirbelten ringförmigen Flüssigkeitsabstroms, das an der Stirnseite eines der Stutzen zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom und zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom angebracht ist.

Günstigerweise ist in der erfindungsgemäßen Einrichtung das Mittel zur Vergrößerung des Öffnungswinkels des verwirbelten ringförmigen Flüssigkeitsabstroms in Gestalt eines Diffusors ausgeführt.

Vorteilhafterweise ist in der erfindungsgemäßen Einrichtung das Mittel zur Vergrößerung des Öffnungswinkels des verwirbelten ringförmigen Flüssigkeitsabstroms in Gestalt eines Ringes ausgeführt, der an der Stirnseite des Stutzens zum Schüttgutaustrag auf der Seite der Eintrittsöffnung desselben angebracht ist.

Es empfiehlt sich, daß die erfindungsgemäße Einrichtung ein Mittel zum zusätzlichen Verwirbeln des ringförmigen Flüssigkeitsabstroms enthalten kann, das im Spalt zwischen dem Stutzen zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom und dem Stutzen zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom liegt.

Es empfiehlt sich ferner, daß in der erfindungsgemäßen Einrichtung das Mittel zum zusätzlichen Verwirbeln des ringförmigen Flüssigkeitsabstroms in Gestalt einer Nut an der Innenfläche des Stutzens zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom ausgeführt ist, die entlang einer Schraubenlinie angeordnet ist.

Es empfiehlt sich fernerhin, daß in der erfindungsgemäßen Einrichtung das Mittel zum zusätzlichen Verwirbeln des ringförmigen Flüssigkeitsabstroms in Gestalt von Leitschaufeln ausgebildet ist, die an einem der Stutzen zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom bzw. zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom starr befestigt sind.

Vorzugsweise enthält die erfindungsgemäße Einrichtung eine Vorrichtung zur Änderung der gegenseitigen Lage der Ein- und Austrittsöffnungen der Stutzen zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom und zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom, die mit einem der Stutzen zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom und zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom verbunden ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern ermöglicht eine zuverlässige, ohne Verstopfungen abgewickelte Entleerung von festem Material, wobei sie im Aufstrom und in der Zone des Gegenstroms der in die Kammer unter Druck zugeführten Flüssigkeit vorgenommen wird.

Dieses Verfahren gestattet es, die Dichte der hergestellten und zum Transport bestimmten Trübe vor allem dadurch um das 2-3fache zu steigern, daß die Vermischung der festen und flüssigen Komponenten in der ausgeformten Zone von Flüssigkeitsrezirkulationsströmen erfolgt, die durch eine hohe Turbulenz gekennzeichnet ist und einen beträchtlichen höheren Intensitätsgrad bei der Vermischung von festen und flüssigen Komponenten gewährleistet. Die Ausbildung einer derartigen Zone in der Kammer bedingt das Vorhandensein eines Gebietes erniedrigter Geschwindigkeiten im Zentrum des Stromes der unter Druck zugeführten Flüssigkeit, und die Durchführung des Schüttgutaustrags in diesem Gebiet verhindert die Ausbreitung der unter Druck zugeführten Flüssigkeit im gesamten Kammervolumen, so daß dadurch das Ansammeln im genannten Gebiet der Hauptmasse von Flüssigkeit und Schüttgut gewährleistet wird, wodurch der Prozeß der Komponentenvermischung lokalisiert und beschleunigt wird.

In der Regel ändert sich während des Schüttgutaustrags aus den Kammern die Dichte der entstehenden Trübe ständig von Maximalwerten bis Null, aber nicht sanft, sondern sprungartig. Beim Austrag im Aufstrom ist dies dadurch bedingt, daß die durch einfache Fluidisation des Schüttgutes eingeleitete Komponentenvermischung von periodisch eintretender stoßweiser Abtrennung einer geringen Portion des fluidisierten Materials von der gesamten Masse begleitet wird, deren Gewicht den Gegendruck der in die Kammer zugeführten Flüssigkeit übersteigt und die dann ausgetragen wird, welche Vorgänge meistens im Wechsel mit dem Austrag von Flüssigkeitsportionen stattfinden. Die Dichteschwankungen sind nicht allzu groß, finden aber statt.

Im erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt der Prozeß des Schüttgutaustrags dank der vorhandenen Zone der Flüssigkeitsrezirkulationsströme kontinuierlich, ohne Schwankungen des Dichtewertes der erzeugten Trübe, weil die Abtrennung des Schüttgutes von der gesamten Masse dank dem Ablösen der Teilchen durch die hochturbulenten Wirbel der ausgeformten Zone geschieht.

Darüber hinaus gewährleistet bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens das Schüttgut, das in die Zone der Rezirkulationsströme unter der Einwirkung seines Eigengewichtes und des hydrostatischen Druckes der höherliegenden Flüssigkeitsschichten der das Schüttgut ersetzenden Flüssigkeit kontinuierlich und ruhig eindringt, einen mehr oder weniger konstanten Dichtewert der erzeugten Trübe während der Dauer eines Zyklus mit Abnahme dieses Wertes gegen das Zyklusende hin.

Abnahme dieses Wertes gegen das Zyklusende hin.

Das Verfahren gestattet es, nicht nur die Dichte der erzeugten Trübe ohne zusätzlichen Energieaufwand zu erhöhen, sondern auch die Energieintesität des Austragsvorgangs des Schüttgutes aus der Kammer bei übrigen gleichen Bedingungen etwas zu vermindern.

Der Austrag erfolgt im Gebiet erniedrigter Geschwindigkeit und mit Hilfe des Staudrucks seitens der Zone von Rezirkulationsströmen, was wirkende Strömungswiderstände reduziert und demgemäß eine Vergrößerung der hydraulischen Förderweite möglich macht.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es dank der vorhandenen Rezirkulationszone, in der der Austrag erfolgt und die eine stabile intensive Vermischung von festen und flüssigen Komponenten durch die hochturbulenten Wirbel in einer lokalen Zone sowie ein gleichmäßiges, durch dieselben allseits herbeigeführtes Lösen des Schüttgutes von der gesamten Materialmasse gewährleistet, einen höheren Mittelungsgrad des Schüttgutes während der Trübenzubereitung und des Austrags zu erreichen.

Die Regulierung des Umfanges der Zone der Rezirkulationsströme durch eine Änderung des Druckes der in die Kammer in der zur Austragsrichtung von Schüttgut senkrechten Richtung zugeführten Flüssigkeit gestattet es, den Dichtewert der ausgetragenen und zum Transport bestimmten Trübe zu regeln, indem man diesen Dichtewert bis zum Zyklusende konstant hält.

Es ist zu vermerken, daß in der Regel der verwirbelte ringförmige Flüssigkeitsabstrom beim Strömen durch die Kammer infolge wirksam wendender Strömungswiderstände sein ursprüngliches Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeitskomponente zur axialen Komponente in einem gewissen Grad ändert, das an der Grenze der Zone der Rezirkulationsströme 0,4 betragen bzw. diesen Wert übersteigen muß. Bei zunehmendem Druck der zugeführten Flüssigkeit ändert sich dieses Verhältnis, d. h. es findet eine Vergrößerung des Öffnungswinkels des verwirbelten ringförmigen Flüssigkeitsabstroms und eine demgemäße Vergrößerung der Breite der Rezirkulationsströme und der Berührungsfläche des Schüttgutes mit derselben statt. Dabei wird der Prozeß der Erfassung des Schüttgutes durch die hochturbulenten Rezirkulationsströme intensiviert und die Dichte der zu transportierenden Trübe erhöht. Der Anfangsdruck der in die Kammer zugeführten Flüssigkeit wird so eingestellt, daß er zur Durchführung des Austrages von Schüttgut und zum Transport desselben über eine vorbestimmte Entfernung ausreichend groß ist. Die Zunahme des Verhältnisses der Rotationsgeschwindigkeitskomponente zur axialen Komponente wird bei zunehmendem Druck bis zu einer bestimmten Grenze erfolgen, die durch das Eintreten eines stabilen selbstmodulierten Strömungszustandes des verwirbelten ringförmigen Flüssigkeitsabstroms in der Kammer gekennzeichnet ist. Diese Grenze stimmt mit der Strömungsgeschwindigkeit der in die Kammer zugeführten Flüssigkeit überein und entspricht den Reynoldsschen Zahlen R _e =3 · 10⁵.

Da die Regelungsmöglichkeit des Dichtewertes durch Ändern des Flüssigkeitsdruckes durch die Einstellung des selbstmodulierten Betriebszustandes begrenzt ist, hat man in der Einrichtung die Regelungsmöglichkeit des Dichtwertes in einem weiteren Bereich durch Ändern der gegenseitigen Lage der Ein- und Austrittsöffnungen der Stutzen zum Austrag von Schüttgut und zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom innerhalb der Zone der Rezirkulationsströme vorgesehen.

Darüber hinaus ist die Einrichtung durch eine einfache Konstruktion gekennzeichnet, insofern zur Erhöhung des Dichtewertes der hergestellten und zum Transport bestimmten Trübe die tangentiale bzw. chordale (entlang der Sehne) Flüssigkeitszuführung in den Spalt zwischen den Stutzen zur Flüssigkeitszuführung im Abstrom und zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom vorgenommen zu werden braucht.

Die Anordnung des Stutzens zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom im Zentrum der ausgeformten Zone der Rezirkulationsströme, die durch erniedrigte Geschwindigkeiten der zugeführten Flüssigkeit gekennzeichnet ist, gewährleistet das Verwirbeln des Aufstroms der ausgetragenen Trübe in der Kammer bis zur Eintrittsöffnung des genannten Stutzens, was seinerseits zur Reduzierung von Druckhöhenverlusten beim Austrag beiträgt und die Energieintensität des Verfahrens insgesamt herabsetzt.

Im folgenden wird die Erfindung in der Beschreibung konkreter Ausführungsbeispiele derselben unter Bezugnahme auf Zeichnungen erläutert, es zeigt:

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Teiles der Kammer mit der Austragseinheit (im Längsschnitt), die das erfindungsgemäße Verfahren zur hydraulischen Förderung veranschaulicht;

Fig. 2 die Gesamtansicht der Kammer mit Austrags- und Eintragseinheiten (im Längsschnitt), gemäß der Erfindung;

Fig. 3 einen Schnitt in Pfeilrichtung III-III von Fig. 2;

Fig. 4 die Gesamtansicht der Austragseinheit, mit einem an der Stirnseite des Flüssigkeitszuführungsstutzens angebrachten Diffusor (im Längsschnitt);

Fig. 5 dasselbe wie in Fig. 4, mit einem an der Stirnseite des Schüttgutaustragungsstutzens angebrachten Diffusor;

Fig. 6 dasselbe wie in Fig. 5, mit einem an der Stirnseite des Schüttgutaustragungsstutzens angebrachten Ring;

Fig. 7 die Gesamtansicht der Austragseinheit mit einer Nut an der Innenfläche des Flüssigkeitszuführungsstutzens, die entlang einer Schraubenlinie mit einem abnehmenden Schritt (im Längsschnitt) liegt, gemäß der Erfindung;

Fig. 8 dasselbe wie in Fig. 7, mit einer Nut, die im unteren Teil des Flüssigkeitszuführungsstutzens mit einem gleichbildenden Schritt liegt, gemäß der Erfindung;

Fig. 9 dasselbe wie in Fig. 7, mit Führungsschaufeln, die am Flüssigkeitszuführungsstutzen angebracht sind, gemäß der Erfindung;

Fig. 10 die teilweise Gesamtansicht der Austragseinheit mit einer Vorrichtung zur hin- und hergehenden Verschiebung des zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit bestimmten Stutzens (im Längsschnitt), gemäß der Erfindung;

Fig. 11 die schematische Darstellung der Gesamtansicht der Anlage zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern mit zwei Vorrichtungen zur hydraulischen Förderung;

Fig. 12 Zeitdiagramme der Änderung des Dichtewertes der Trübe während eines Austragszyklus in einer Kammer.

Das Verfahren zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern besteht darin, daß in eine Kammer 1 (Fig. 1) ein Schüttgut 2 bis zum Füllen dieser Kammer geladen wird. Danach wird eine Flüssigkeit in Form eines ringförmigen Abstroms 3 unter Druck zugeführt und hierdurch das Schüttgut aus der Kammer in einem Aufstrom 4, der im Innern des ringförmigen Abstroms 3 eingeschlossen ist, unter nachfolgender hydraulischer Förderung der erzeugten Trübe ausgetragen.

Zur Erhöhung der Dichte der zum Transport bestimmten Trübe, Herabsetzung der Energieintensität des Prozeßes der Vermischung von festen und flüssigen Komponenten sowie des Austrags der Trübe, zur Erhöhung des Mittelungsgrades des Schüttgutes wird in der Kammer 1 während des Auftrags eine Zone 5 mit Rezirkulationsströmen der unter Druck zugeführten Flüssigkeit erzeugt, wozu der ringförmige Flüssigkeitsabstroms 3 bis zu einem Grad verwirbelt wird, der vom Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeitskomponente zur axialen Geschwindigkeit von gleich oder größer als 0,4 bestimmt wird, während der Austrag des Schüttgutes 2 aus der Zone 5 der Rezirkulationsströme mittels einer unter Druck zugeführten Flüssigkeit erfolgt.

Zur Gewährleistung der Regelungsmöglichkeit der Dichte der erzeugten und zum Transport bestimmten Trübe wird zur Vermeidung einer Abnahme derselben gegen das Zyklusende die Größe der Zone 5 der Rezirkulationsströme der unter Druck zugeführten Flüssigkeit in der zur Austragsrichtung des Schüttgutes senkrechten Richtung reguliert, wozu der Druck der der Kammer 1 zugeführten Flüssigkeit vom Ausgangswert bis zu einem Betrag verändert wird, bei dem die Geschwindigkeit der der Kammer zugeführten Flüssigkeit der Reynoldsschen Zahl R _e =3 · 10⁵ entspricht.

Die das erfindungsgemäße Verfahren realisierende Einrichtung zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern enthält eine Kammer 1 (Fig. 2) einer beliebigen, beispielsweise sphärischen, zylindrischen, toroidalen u. ä. Form. Eine der effektivsten Formen der Kammer zur Realisierung des Verfahrens ist die toroidale Form mit vertikalen zylindrischen Seitenabschnitten. Die Kammer 1 ist in ihrem oberen Teil mit einem Stutzen 6 zum Eintrag von Schüttgut ausgestattet, der sowohl in Gestalt einer Beschickungsleitung zum Eintrag von Schüttgut in Form einer Trübe wie auch in Form eines Aufnahmebunkers mit einem Verschluß zur Zuführung von trockenem Schüttgut in die Kammer 1 ausgeführt sein kann; sie ist ferner auch mit einem Stutzen 7 zum Flüssigkeitsablaß, genauer zum Ablaß des während des Eintrags gewechselten Betriebswassers ausgestattet. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Stufen 6, 7 miteinander vereinigt, wobei sie eine Eintragseinheit 8 zur Erhöhung von Festigkeitseigenschaften der Kammer 1 und Verlängerung der Förderweite sowie zur Verminderung eines möglichen Austrags von Schüttgut während des Eintrags bilden. Dabei ist der Stutzen 7 mit einem Dichtungselement 9 ausgestattet, das an seiner Stirnfläche außen an der Kammer 1 liegt und in dem der Stutzen 6 zum Schüttguteintrag angeordnet ist. Die Kammer 1 ist mit einer Austragseinheit 10 ausgestattet, die aus zwei koaxial und vertikal angeordneten Stutzen 11, 12 zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom und zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom besteht. Die Austragseinheit 10 kann sowohl im unteren Teil der Kammer 1, beispielsweise bei toroidaler Ausführung derselben mit vertikalen zylindrischen Seitenabschnitten, zwischen denen im oberen Punkt der Symmetrieachse des toroidalen Teiles die Einheit 10 liegt, wie auch im oberen Teil der Kammer 1 angeordnet sein. Der Stutzen 11 zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom ist mit einem Dichtungselement 13 ausgestattet, das an seiner Stirnseite außen an der Kammer 1 angebracht ist und in dem der Stutzen 12 zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom angeordnet ist. Eine Eintrittsöffnung 11 (Fig. 3) des Stutzens 11 befindet sich an dessen Seitenfläche tiefer als das Dichtungselement 13 (Fig. 2) außen an der Kammer 1. Zur Gewährleistung der Verwirbelung des ringförmigen Flüssigkeitsabstroms 3 (Fig. 1) im Spalt zwischen den Stutzen 11 und 12 bis zu einem Grad, der vom Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeitskomponente zur axialen Geschwindigkeit am Austritt aus dem Stutzen 11 gleich oder größer als 0,4 bestimmt wird und einen Öffnungswinkel α (Fig. 1) des verwirbelten ringförmigen Flüssigkeitsabstroms 3 bestimmt, ist die Achse 0 (Fig. 3) der Eintrittsöffnung 14 in bezug auf die Achse 0′ des Stutzens 12 auf eine solche Weise verlagert, daß die Einführung der unter Druck stehenden Flüssigkeit in den Spalt zwischen den Stutzen 11 (Fig. 2), 12 entweder der tangential oder chordal je nach dem zu erzielenden Betrag des Verhältnisses der Rotationsgeschwindigkeitkeitskomponente zur axialen Komponente erfolgt.

Bei derartiger Ausführung der Austragseinheit 10 besitzen die Stutzen 11 und 12 eine verschiedene Länge von innerhalb der Kammer 1 liegenden Abschnitten. Zur Gewährleistung der Erhöhung der Dichte der hergestellten und zum Transport bestimmten Trübe und Durchführung des Austrags von Schüttgut in der Zone 5 (Fig. 1) der Rezirkulationsströme einer unter Druck zugeführten Flüssigkeit liegt die Eintrittsöffnung 14 (Fig. 3) des Stutzens 12 zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom in einer Höhe mit der Austrittsöffnung des Stutzens 11 (Fig. 2) zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom, um einen beliebigen, h₁ nicht übersteigenden Betrag, tiefer, der aus einer folgenden Beziehung ermittelt wird:

es bedeutet:
Q - die Durchsatzmenge der unter Druck zugeführten Flüssigkeit;
V - die Geschwindigkeit des verwirbelten ringförmigen Abstroms 3 im Spalt zwischen den Stutzen 11, 12 zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom bzw. zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom;
ρ _w  - die Dichte der unter Druck zugeführten Flüssigkeit:
ρ _s  - die Schüttdichte;
α - den Öffnungswinkel des verwirbelten ringförmigen Flüssigkeitsabstroms;
g - die Fallgeschwindigkeit,
oder aber um einen beliebigen, h₂ nicht übersteigenden Betrag höher, der aus der folgenden Beziehung ermittelt wird:

es bedeutet:
R - den Halbmesser des Stutzens 12 zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom;
l - die Breite des Spaltes zwischen den Stutzen 11, 12 zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit bzw. zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom.

Der Betrag des Abstandes h₁ wird aus der Bedingung der Anordnung der Eintrittsöffnung des Stutzens 12 in der Zone 5 (Fig. 1) der Rezirkulationsströme ermittelt und ist durch die Besonderheit der Funktion des nicht freien Tauchstrahls und den Krümmungshalbmesser der erzeugten Zone 5 bestimmt. Der Abstand h₂ bestimmt die Lage der freien Grenze des Tauchstrahls in der Kammer 1, bei der der gesamten Strom der unter Druck zugeführten Flüssigkeit in die Eintrittsöffnung des Stutzens 12 (Fig. 2) eintritt, ohne das Schüttgut mit fortzureisen.

Zur zusätzlichen Erhöhung der Dichte der hergestellten und zum Transport bestimmten Trübe enthält die Einrichtung ein Mittel zur Vergrößerung des Öffnungswinkels des verwirbelten ringförmigen Flüssigkeitsabstroms, das an der Stirnseite eines der Stutzen 11, 12 zur Zuführung von Flüssigkeit und zum Austrag von Schüttgut angebracht ist. Das genannte Mittel ist in der in Fig. 4 abgebildeten Ausführungsform in Gestalt eines an der Stirnseite des Flüssigkeitszuführungsstutzens 11 angebrachten Diffusors 15 ausgeführt. In der in Fig. 5 abgebildeten Ausführungsform ist der Diffusor 15 an der Stirnseite des Schüttgutaustragungsstutzens 12 angebracht. Die Abmessungen und der Neigungswinkel des Diffusors 15 sind durch die erforderliche Größe des Öffnungswinkels α (Fig. 1) des verwirbelten ringförmigen Flüssigkeitsabstroms 3 in der Kammer 1 bestimmt.

In der in Fig. 6 abgebildeten Ausführungsform ist das genannte Mittel in Gestalt eines an der Stirnseite des Schüttgutaustragsstutzens 12 angebrachten Ringes 16 ausgeführt.

Der Ring 16 ist zur zusätzlichen Ablenkung eines Teiles des verwirbelten Abstroms 3 (Fig. 1), der in der Nähe des Stutzens 12 (Fig. 6) vorbeiläuft, sowie zur Vergrößerung des Öffnungswinkels α (Fig. 1) des verwirbelten Stromes in der Kammer 1 bestimmt.

Dank der Anwendung eines Diffusors 15 (Fig. 4, 5) und/ oder eines Ringes 16 (Fig. 6) wird eine Erweiterung der Zone 5 (Fig. 1) mit Rezirkulationsströmen der in der Kammer 1 enthaltenen Flüssigkeit sowie eine Vergrößerung der Berührungsfläche des Schüttguts 2 mit den hochturbulenten Wirbeln der Zone 5 erreicht, wodurch die Dichte der hergestellten und zum Transport bestimmten Trübe entsprechenderweise erhöht wird.

Zur Erzielung einer größeren Dichte der hergestellten und zum Transport bestimmten Trübe sowie zur Gewährleistung des erforderlichen Verhältnisses der Rotationsgeschwindigkeitskomponente zur axialen Komponente am Ausgang des Stutzens 11 (Fig. 2), sofern dieses durch eine Verlagerung der Achse 0 (Fig. 3) der Eintrittsöffnung 14 in bezug auf die Achse 0′ des Stutzens 12 nicht zu erzielen ist, wird im Spalt zwischen den Stutzen 11 (Fig. 2) und 12 ein Mittel zur zusätzlichen Verwirbelung des ringförmigen Flüssigkeitsabstromes angeordnet. Das Mittel zur zusätzlichen Verwirbelung des ringförmigen Abstroms ist in den in Fig. 7, 8 abgebildeten Ausführungsformen in Gestalt von an der Innenfläche des Stutzens 11 entlang einer Schraublinie mit einem Schritt b liegenden Nuten 17, 17′ ausgeführt. Die Nut 17 (Fig. 7) ist über die gesamte Länge des Stutzens 11 mit in Richtung der Austrittsöffnung langsam abnehmendem Schritt b und die Nut 17′ (Fig. 8) im unteren Teil des Stutzens 11 in der Nähe der Austrittsöffnung desselben mit einem konstanten Schritt b ausgeführt. Dabei wird die Erhöhung der Dichte der hergestellten und zum Transport bestimmten Trübe durch die Vergrößerung des Verhältnisses der Rotationsgeschwindigkeitkomponente der unter Druck zugeführten Flüssigkeit zur axialen Geschwindigkeit erreicht, die durch die vorgenannte Lage der Eintrittsöffnung 14 (Fig. 3) in bezug auf die Achse 0′ des Stutzens 12 und die dementsprechende Zunahme des Öffnungswinkels α (Fig. 1) des verwirbelten ringförmigen Abstroms 3 in der Kammer 1 gewährleistet ist.

Die zusätzliche Flüssigkeitsverwirbelung erhöht die Turbulisation der Rezirkulationsströme in der erzeugten Zone 5 beträchtlich und vergrößert den Sättigungsgrad der Flüssigkeit mit dem eingesetzten Schüttgut.

Das Mittel zur zusätzlichen Verwirbelung des ringförmigen Flüssigkeitsabstroms ist in der in Fig. 9 abgebildeten Ausführungsform in Gestalt von an einem der Stutzen 11, 12 starr befestigten Leitschaufeln 18 ausgeführt. Die Leitschaufeln 18 besitzen eine gekrümmte schraubenförmige Oberfläche (ähnlich einer Schiffsschraubenschaufel), wobei der Krümmungswinkel ihrer Oberfläche vor allem den Betrag der zusätzlichen Strömungswiderstände die im Spalt zwischen den Stutzen 11, 12 beim Anbringen der Leitschaufeln 18 entstehende, sowie bis zu einem bestimmten Grad die Veränderung des Verhältnisses der Rotationsgeschwindigkeitskomponente zur axialen Geschwindigkeit bestimmt.

Der Krümmungswinkel der schraubenförmigen Oberfläche der Leitschaufeln 18 wird aus der Bedingung der Gewährleistung minimaler Strömungswiderstände im Spalt zwischen den Stutzen 11, 12 ermittelt. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Krümmungswinkel 8-15°C. Die Breite der Leitschaufeln 18 ist der Breite des Spaltes zwischen den Stutzen 11, 12 ungefähr gleich. Zur Gewährleistung eines maximalen Verwirbelungseffektes und Erzielung eines vergrößerten Öffnungswinkels α (Fig. 1) des verwirbelten ringförmigen Flüssigkeitsabstroms 3 am Ausgang des Stutzens 11 (Fig. 9) sind die Leitschaufeln 18 an einem der Stutzen 11, 12 in der Nähe der Austrittsöffnung des Stutzens 11 unter einem Winkel β zur Achse dieses Stutzens angebracht. Der Neigungswinkel der Leitschaufeln 18 wird aus der Bedingung der Notwendigkeit der Erzielung eines bestimmten Verhältnisses der Rotationsgeschwindigkeitskomponente der unter Druck zugeführten Flüssigkeit zur axialen Geschwindigkeit bestimmt, der für die vorliegende Einrichtungskonstruktion 60-30° je nach dem Typ des geförderten Schüttgutes beträgt.

Die Leitschaufeln 18 sind im gesamten Querschnitt des Spaltes zwischen den Stutzen 11, 12 gleichmäßig verteilt. Ihre Zahl ist durch die Notwendigkeit der Erzeugung am Ausgang des Stutzens eines bestimmten Öffnungswinkels des verwirbelten ringförmigen Flüssigkeitsabstrom bestimmt. So wurde beispielsweise festgestellt, daß für die vorliegende Einrichtungskonstruktion beim Anbringen der Leitschaufeln 18 unter einem Winkel β von 45° zur Achse der Stutzen 11, 12 die Überdeckung des Durchgangsquerschnittes des Spaltes zwischen den Stutzen 11, 12 durch die genannten Leitschaufeln 18 um einen Betrag von über 50% keine merkliche Zunahme der Trübendichte mit sich brachte. Die besten Werte wurden bei einer Zahl von Leitschaufeln 18 erreicht, die sechs betrug. In dieser Weise wird bei vorhandenen Nuten 17 (Fig. 7), 17′ (Fig. 8) bzw. Leitschaufeln 18 (Fig. 9) eine Umfangszunahme der Zone 5 (Fig. 1) mit Flüssigkeitsrezirkulationsströmen erreicht, der Turbulisationseffekt dieser Ströme verstärkt und bei vergrößerter Berührungsfläche des Schüttgutes 2 mit den hochturbulenten Wirbeln der Zone 5 mit Flüssigkeitsrezirkulationsströmen ein hoher Vermischungsgrad von festen und flüssigen Komponenten gewährleistet, wodurch auch die Dichte der hergestellten und zum Transport bestimmten Trübe entsprechenderweise zunimmt.

Zur Gewährleistung einer Regelungsmöglichkeit der Dichte der hergestellten und zum Transport bestimmten Trübe am Ende eines Austragszyklus durch die gegenseitige Anordnung der Austrittsöffnung des Stutzens 11 (Fig. 2) und der Eintrittsöffnung des Stutzens 12 ist einer dieser Stutzen 11, 12 mit einer Vorrichtung 19 (Fig. 10) zur Änderung der gegenseitigen Lage der Ein- und Austrittsöffnungen der Stutzen zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom und zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform gewährleistet die Vorrichtung 19 eine Verschiebung des Stutzens 11 entlang der Achse des Stutzens 12, wobei sie in Gestalt eines allgemein bekannten Nockengetriebes ausgebildet ist. Die Vorrichtung 19 gewährleistet die Verschiebung innerhalb der angegebenen Abstände h₁ und h₂ zwischen der Eintrittsöffnung des Stutzens 11 und der Austrittsöffnung des Stutzens 12. Die Änderung ihrer gegenseitigen Lage bestimmt die Austragsstelle des Schüttgutes aus der Kammer 1 (Fig. 1) in Form einer Trübe innerhalb der Zone 5 mit Flüssigkeitsrezirkulationsströmen. Dabei werden die Rezirkulationsströme der erzeugten Zone 5, bei geringen Mengen von Schüttgut in der Kammer 1, umso effektiver mit Schüttgut gesättigt, je tiefer die Eintrittsöffnung des Stutzens 12 am Zyklusende liegt, und es findet demnach eine umso kleinere Änderung der Dichte der hergestellten und zum Transport bestimmten Trübe statt.

Die Stufen 6 (Fig. 11), 7, 11, 12 sind jeweils mit einer Trübenzuführungsleitung 20, einer Abflußleitung 21, einer Druckwasserleitung 22 und einer Förderhauptleitung 23 verbunden.

Die Einrichtung zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern stellt einen Bestandteil der Anlage zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern dar. Zur Durchführung des Verfahrens im kontinuierlichen Regime enthält die Anlage zwei und mehr solcher Einrichtungen, von denen jede über die Trübenzuführungsleitung 20 mit einem in derselben angebrachten Rückschlagventil 24 mit einer Niederdruck-Schlammpumpe 25, über die Abflußleitung 21 mit einem an derselben angebrachten Schieber 26 mit einem Sumpf 27 der Niederdruck-Schlammpumpe 25 zur Beseitigung möglicher Schüttgutverluste, über die Druckwasserleitung 22 mit einem an derselben angebrachten Schieber 28 mit einer Hochdruckwasserpumpe 29 sowie schließlich mit der Förderhauptleitung 23 mit einem in derselben angebrachten Rückschlagventil 30 in Verbindung steht.

Die Einrichtung zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern arbeitet auf die folgende Weise. Das Schüttgut wird in Gestalt einer Trübe aus der Niederdruck- Schlammpumpe 25 (Fig. 11) in die Kammer 1 geladen, die mit einer das Schüttgut von dem vorhergehenden Zyklus ersetzenden Flüssigkeit gefüllt ist, und zwar so lange, bis diese Kammer gefüllt ist. Dabei wird das Schüttgut unter der Einwirkung seines Eigengewichtes in der Kammer 1 gesammelt, wobei es die in derselben enthaltene Flüssigkeit durch den Ablaßstutzen 7 und die Abflußleitung 21 in den Sumpf verdrängt.

Das Schüttgut wird in die Kammer 1 (Fig. 2) bis zur Höhe der Austrittsöffnung des Eintragsstutzens 6 geladen. Nach dem beendeten Eintrag werden die Stutzen 7 und 6 jeweils durch das Rückschlagventil 24 (Fig. 11) und den Schieber 26 abgesperrt, und von der Hochdruckwasserpumpe 29 wird über die Druckwasserleitung 22 und die Eintrittsöffnung 14 (Fig. 3) des Stutzens 11 zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom in den Spalt zwischen den Stutzen 11, 12 eine Flüssigkeit zugeführt, wobei der ringförmige Flüssigkeitsabstrom 3 (Fig. 1) verwirbelt wird. Das bestimmte Verhältnis der Durchmesser der Stutzen 11 (Fig. 3), 12 und die dementsprechend gewählte Größe 1 des zwischen ihnen vorhandenen Spaltes gewährleistet beim tangentialen bzw. chordalen Flüssigkeitseinführen in den Spalt einen Öffnungswinkel α (Fig. 1) des Flüssigkeitsstromes am Ausgang des Stutzens 11, der durch das Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeitskomponente zur axialen Geschwindigkeit von gleich oder mehr als 0,4 bestimmt ist und die Ausbildung der Zone 5 mit Rezirkulationsströmen bedingt. Die am Ausgang des Stutzens 11 (Fig. 2) vorhandene Zone 5 ist durch hohe Strömungsgeschwindigkeiten an der Öffnungsgrenze des Flüssigkeitsstromes in der Kammer 1, d. h. des verwirbelten ringförmigen Abstroms 3 (Fig. 1), und das Vorhandensein eines Gebietes erniedrigter Geschwindigkeiten bzw. eines Gegenstromgebietes im zentralen Teil des Abstroms 3 gekennzeichnet, was zur scharfen Lokalisierung der Zone 5 führt. Dabei geschieht der Trübenaustrag im zentralen Teil der Zone 5 der Flüssigkeitsrezirkulationsströme über den Stutzen 11 (Fig. 2) zum Austrag der Trübe im Austrom, was die Einführung der Hauptmasse der zugeführten Flüssigkeit in die Eintrittsöffnung dieses Stutzens 11, nicht aber die Verschiebung derselben im gesamten Volumen der Kammer 1 bedingt. In dieser Weise gelingt es, die Dichte der hergestellten und zum Transport bestimmten Trübe dank der Intensivierung des Vermischungsprozesses von flüssigen und festen Komponenten in der lokalisierten Zone 5 (Fig. 1) von Flüssigkeitsrezirkulationsströmen um das 2-3fache zu erhöhen, weil das Ablösen und der Austrag des Schüttgutes aus der gesamten in der Kammer 1 vorhandenen Masse durch die hochturbulenten Wirbel der in der Zone 5 zur Eintrittsöffnung des Stutzens 12 (Fig. 2) strömenden Flüssigkeit bewerkstelligt werden.

Die hydraulische Förderung von Schüttgut 2 (Fig. 1) im Aufstrom 4 geschieht bekannterweise in Form eines verwirbelten Stromes, in dem die Hauptmasse des Schüttgutes 2 im zentralen Teil dieses Stromes 4 konzentriert wird. In dieser Weise wird der Austragsvorgang in der Regel von zusätzlichen Druckverlusten zur Ausbildung eines solchen Stromes in den Stutzen bzw. in den Hauptleitungen begleitet. Die in der Kammer 1 geschaffene Zone 5 von Flüssigkeitsrezirkulationsströmen bedingt beim Austrag mit Schüttgut im zentralen Teil dieser Zone 5 die Erzeugung bereits in dieser Kammer 1 eines verwirbelten Trübenaufstromes 4 mit hoher Konzentration an Schüttgut 2 unmittelbar vor der Eintrittsöffnung des Stutzens 12 (Fig. 2) und gewährleistet bei koaxialer Lage der Stutzen 11, 12 ein Minimum von im Stutzen 12 wirksamen Strömungswiderständen. Es ist zu vermerken, daß der Trübenaustrag nicht in der zur Zuführungsrichtung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit senkrechten Richtung, sondern im Gebiet mit erniedrigten Geschwindigkeiten bzw. mit Gegenströmen erfolgt, was seinerseits zur Reduzierung des Energieaufwandes für die hydraulische Schüttgutförderung beiträgt. Im Fortlauf des Austrags sinkt das Schüttgut 2 (Fig. 1) langsam und ohne hängenzubleiben herab und wird von allen Seiten her gleichmäßig von den hochturbulenten Wirbeln der Zone 5 der Rezirkulationsströme erfaßt, wobei es in derselben intensiv durchgemischt wird, was die Mitteilung des Schüttgutes hinsichtlich Korngrößenverteilung und stofflicher Zusammensetzung während der Durchführung des Verfahrens gewährleistet.

Also wird dank einer intensiven Vermischung von flüssigen und festen Komponenten durch die hochturbulenten Wirbel der Zone 5 der Rezirkulationsströme eine Trübe mit einer nahezu während der gesamten Dauer eines Austragszyklus konstanten Dichte gebildet und transportiert. Dabei nimmt die Trübendichte am Ende eines Zyklus, wenn der Schüttgutdruck und der Druck der Flüssigkeitsschichten über der Zone 5 erheblich kleiner als im Anfangsteil desselben ist, allmählich bis auf Null ab. Zur Aufrechterhaltung der Trübedichte auf ein und derselben Höhe während des geamten Zyklus ändert man den Öffnungswinkel α des verwirbelten ringförmigen Flüssigkeitsstromes 3 am Ausgang des Stutzens 11 (Fig. 2) und demgemäß auch die Größe der Zone 5 (Fig. 1) der Rezirkulationsströme, wozu man beim Austrag den Druck der in die Kammer 1 zugeleiteten Flüssigkeit ändert. Dabei wird der Druck gegen Zyklusende gesteigert und die Zone 5 dementsprechend vergrößert, was im Endergebnis die Berührungsfläche der hochturbulenten Wirbel mit dem Schüttgut vergrößert, den Sättigungsgrad derselben mit Schüttgut 2, dank Verminderung der Zuleitungsgeschwindigkeiten der Wirbel unmittelbar zur Eintrittsöffnung des Stutzens 12 (Fig. 2), erhöht. Die Veränderung des im voraus vorgeschriebenen Verhältnisses der Rotationsgeschwindigkeitskomponente zur axialen Komponente erfolgt dank den im Spalt zwischen den Stufen 11 wirksam werdenden Strömungswiderständen während des Hindurchfließens des verwirbelten Flüssigkeitsstromes in demselben. Mit der gemäß der Druckerhöhung erfolgenden Stromgeschwindigkeitszunahme nimmt der Einfluß der Rauhigkeiten der Wände der Stutzen 11, 12 auf die Änderung des Verhältnisses der Rotationsgeschwindigkeitskomponente zur axialen Geschwindigkeit ab. Bei Geschwindigkeitsbeträgen, die mit der Reynoldsschen Zahl in der Öffnung 14 (Fig. 3) R _e =3 · 10⁵ übereinstimmen bzw. dieselbe übersteigen, bleibt dieses Verhältnis bei weiterer Druckzunahme unverändert, weil die Strömungswiderstände im Spalt den Öffnungswinkel α (Fig. 1) des verwirbelten Stromes nicht beeinflussen und sich das selbstmodellierende Regime des Flüssigkeitsstromes einstellt.

Zur zusätzlichen Erhöhung der Trübendichte wird beim Funktionieren der Anlage an der Stirnseite eines der Stutzen 11 (Fig. 2) oder 12 ein Mittel zur Vergrößerung des Öffnungswinkels des verwirbelten ringförmigen Flüssigkeitsstromes angebracht. So wird beispielsweise das in Gestalt eines Diffusors 15 (Fig. 4) ausgeführte Mittel an der Stirnseite des Stutzens 11 zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom angebracht. Der verwirbelte ringförmige Strom erhält am Ausgang des Diffusors 15 einen viel größeren Öffnungswinkel, die Geschwindigkeit des verwirbelten Stromes wird dabei insgesamt kleiner, der Betrag des Geschwindigkeitsgefälles von der Stromgrenze bis zum Zentrum und demgemäß auch die Austragsgeschwindigkeit des Schüttgutes aus der Kammer 1 (Fig. 1) nehmen ab, die Bedingungen zur Erzeugung eines Trübenaufstroms in derselben werden ungünstiger. Also wird eine bestimmte Vergrößerung der Dichte der hergestellten Trübe bei geringerer Intensität des Vermischungsprozesses von flüssigen und festen Komponenten dank einer vergrößerten Berührungsfläche der Zone 5 mit Flüssigkeitsrezirkulationsströmen mit dem Schüttgut erzielt. Durch Anbringen eines Diffusors 15 (Fig. 5) an der Stirnseite des Stutzens 12 auf der Seite der Eintrittsöffnung des letzteren vergrößert man in ähnlicher Weise den Öffnungswinkel α (Fig. 1) des verwirbelten ringförmigen Abstroms 3 und die Breite der Zone 5 von Rezirkulationsströmen, wobei auch die Dichte der geförderten Trübe erhöht wird. Das Anbringen eines Diffusors 15 an der Stirnseite des Stutzens 12 übt einen geringeren Einfluß auf das Geschwindigkeitsgefälle an der Eintrittsöffnung desselben sowie auf die Effektivität der Erzeugung eines Aufstroms des ausgetragenen Schüttgutes an der Eintrittsöffnung des Stutzens 12 aus.

Einen höheren Dichtebetrag der geförderten Trübe erzielt man beim Ändern des Öffnungswinkels des verwirbelten Abstroms, indem man einen Ring 16 (Fig. 6) an der Stirnseite des Stutzens 12 auf der Seite der Eintrittsöffnung des letzteren ohne irgendeine Änderung der Intensität des Vermischungsprozesses von flüssigen und festen Komponenten anbringt. Jedoch bedingt das Anbringen eines Ringes 16 die Entstehung von zusätzlichen Strömungswiderständen, was auch den Energieaufwand für die hydraulische Förderung insgesamt erhöht.

Gleichzeitig mit der Vergrößerung der Zone 5 (Fig. 1) mit Flüssigkeitsrezirkulationsströmen erhöht man die Trübendichte auch durch eine Intensivierung des Vermischungsprozesses von flüssigen und festen Komponenten, wozu in der Einrichtung im Spalt zwischen den Stutzen 11 (Fig. 2) und 12 ein Mittel zur zusätzlichen Verwirbelung des ringförmigen Flüssigkeitsabstromes angebracht wird. So wird beispielsweise das Mittel zur zusätzlichen Verwirbelung in Gestalt einer Nut 17, 17′ (Fig. 7, 8) an der Innenfläche des Stutzens 11 mit einem Schritt b ausgeführt. Die Nut 17 (Fig. 7) wird über die gesamte Länge des Stutzens 11 mit einem in Richtung der Austrittsöffnung dieses Stutzens 11 abnehmbaren Schritt b und die Nut 17′ (Fig. 8) im unteren teil dieses Stutzens 11 mit einem konstanten Schritt b ausgeführt. Diese oder jene Ausführungsform hängt von der Länge und von den Abmessungen der Stutzen 11, 12 ab und ist auch durch die technischen Gegebenheiten bedingt. Der Betrag des Schrittes b bestimmt den Änderungsgrad des Verhältnisses der Rotationsgeschwindigkeitskomponente zur axialen Geschwindigkeit beim Hindurchfließen des verwirbelten Abstroms im Spalt. Dabei erzielt man am Ausgang des Stutzens 11 nicht nur einen größeren Öffnungswinkel α (Fig. 1) des verwirbelten Stromes, sondern auch einen viel höheren Turbulenzgrad der Rezirkulationsströme. Dadurch wird der Vermischungsprozeß des Schüttgutes stark intensiviert und die Ausbildung eines Trübenaufstromes hoher Dichte in der Kammer gefördert, wobei der Energieaufwand des hydraulischen Förderungsverfahrens entsprechenderweise reduziert wird.

Bei größerem Spalt zwischen den Stutzen 11 (Fig. 2) und 12 und einem großen Flüssigkeitsdurchsatz wird das Mittel zur zusätzlichen Verwirbelung in Gestalt von Leitschaufeln 18 (Fig. 9) ausgebildet, die an einem der Stutzen 11, 12 starr befestigt sind. Dieses Verfahren der zusätzlichen Verwirbelung gewährleistet eine höchste Vergrößerung der Turbulenz des in die Kammer 1 (Fig. 2) zugeführten Flüssigkeitsstromes, eine maximale Intensität und Geschwindigkeit des Vermischungsprozesses von flüssigen und festen Komponenten. Jedoch bedingt die Trennung des ringförmigen Flüssigkeitsabstroms 3 (Fig. 1) beim Fliesen entlang Schaufeln 18 (Fig. 9) in einzelne Komponentenströme und das Vorhandensein der Schaufeln 18 im Spalt zwischen den Stutzen 11 und 12 höhere zusätzliche Strömungswiderstände beim Zuführen der Flüssigkeit in die Kammer 1 (Fig. 2), was sich auf die Energieintensität der hydraulischen Förderung des Schüttgutes insgesamt nachteilig auswirkt.

Wenn aus den Bedingungen der hydraulischen Förderung eine Regelung der Trübendichte innerhalb des erwähnten Geschwindigkeitsbereiches (d. h. bei hohen Durchsatz- und Druckcharakteristiken des Einrichtungsbetriebs über weite Entfernungen) nicht möglich ist, erfolgt diese Regelung durch ein Ändern der gegenseitigen Lage der Ein- und Austrittsöffnungen der Stutzen 12 (Fig. 10), 11 zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom bzw. zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom. Hierzu wird an einem der Stutzen 11 bzw. 12, in der vorliegenden Ausführungsform am Stutzen 11, eine zweckdienliche Vorrichtung 19 angebracht. Beim Ändern der gegenseitigen Lage der Aus- und Eintrittsöffnungen der Stutzen 11, 12 durch hin- und hergehende Verschiebung derselben entlang ihrer Achse kann die Vorrichtung in Form eines üblichen, am Stutzen 11 angebrachten Nockengetriebes ausgeführt sein. Bei der Aufwärtsbewegung der Austrittsöffnung dieses Stutzens 11 am Zyklusende nimmt das Geschwindigkeitsgefälle des zugeführten verwirbelten ringförmigen Abstroms im Bereich der Eintrittsöffnung des Stutzens 12 ab, die Dauer der Sättigungsperiode der Flüssigkeitsrezirkulationsströme mit Schüttgut vor der Ausbildung eines Trübenaufstromes aber dementsprechend zu, die Dichte derselben wird auch größer. Die Vorrichtung 19 kann auch in Gestalt von mittels Hydraulikzylindern bewegten Aufsätzen an den Stirnseiten der Stutzen 11 und 12 ausgeführt sein.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern und die Einrichtung zur Durchführung desselben, die durch eine hohe Funktionszuverlässigkeit und eine einfache Konstruktion gekennzeichnet sind, ermöglichen eine 2-3fache Erhöhung der Dichte der hergestellten und zum Transport bestimmten Trübe ohne Verkürzung der Förderweite bei optimalen Energieaufwand.

So variierte beispielsweise beim Verwirbeln des ringförmigen Flüssigkeitsabwärtsstromes bis zu einem Grade, der durch das Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeitskomponente zur axialen Geschwindigkeit von 0,78-1,8 bestimmt wird, die Dichte der hergestellten, über 6-8 km zu transportierenden Schüttguttrübe mit einem spezifischen Gewicht von 2,7-2,8 t/m³ von 1,28 bis 1,43 t/m³ gemäß verschiedenen Konstruktionen der Austragseinheiten. Die maximalen Dichtewerte des genannten Materials wurden beim Anwenden von Leitschaufeln in der Anlage erzielt, die mit einem Winkel β=30° angeordnet waren. Beim Anwenden von Leitschaufeln mit einem Neigungswinkel β=45° erreichte die Dichte der geförderten Trübe 1,53 t/m³, es war aber ein höherer Druckverlust in der Austragseinheit (in der Größenordnung von 5%) zu verzeichnen. In einem anderen Fall war bei einer Durchsatzleistung von 300 m³/h und beim Transport desselben Materials über eine Entfernung von 3,0 km die Strömungsgeschwindigkeit der unter Druck zugeführten Flüssigkeit durch eine Reynoldssche Zahl in der Größenordnung von R _e =5,3 · 10⁵ charakterisiert, weshalb die Regelung des Dichtebetrags dabei mit Hilfe einer Vorrichtung zur hin- und hergehenden Bewegung des Stutzens zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom geschah.

Zum besseren Verständnis des Verfahrens zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern sind in Fig. 12 Zeitdiagramme für das Ändern des Dichtebetrags der Trübe während der Dauer eines Austragszyklus aus einer Kammer dargestellt, wo auf der Abszissenachse Zeitwerte in sek, auf der Ordinatenachse aber Dichtewerte β _p in kg/m³ aufgetragen sind.

Die allmähliche Abnahme des Dichtebetrages der geförderten Trübe ist in Fig. 12 durch eine Kurve 31 angedeutet und war etwa seit der Zyklusmitte mit einer jähen Abnahme in einem Moment t₁ zu verzeichnen. Beim Verschieben der Stutzen änderte sich der Dichtebetrag der hergestellten und zum Transport geleiteten Trübe praktisch während eines Fünftels der gesamten Zyklusdauer (Kurve 32). Also hörte der Austragszyklus beim praktisch vollständigen Ausnutzen des gesamten Nutzvolumens der Kammer in einem Moment t′₁ der jähen Dichtebetragsabnahme auf, und eine Umschaltung von einer Kammer 1 (Fig. 11) auf die andere während des Betriebes garantierte eine zeitkontinuierliche Betriebsweise.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht die Mittelung des Schüttgutes hinsichtlich stofflicher Zusammensetzung und Korngrößenverteilung während der Vermischung desselben mit einer Flüssigkeit, und die Realisierung dieses Verfahrens mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung gewährleistet einen minimalen Druckverlust beim Vermischen von flüssigen und festen Komponenten sowie den Austrag der Trübe im Aufstrom.

Claims (12)

1. Verfahren zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern, das darin besteht, daß

• - das Schüttgut (2) in eine Kammer (1) bis zum Füllen derselben geladen und dann
• - eine Flüssigkeit in Form eines ringförmigen Abstroms (3) zum Austrag des Schüttgutes (2) aus der Kammer (1) in einem Aufstrom (4) zugeführt wird,
• - der sich im Innern des ringförmigen Abstroms (3) befindet,
• - sowie zur hydraulischen Förderung desselben,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - in der Kammer (1) eine Zone (5) von Rezirkulationsstörmen einer unter Druck zugeführten Flüssigkeit erzeugt wird,
• - indem man den ringförmigen Abstrom (3) bis zu einem Grade verwirbelt, der vom Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeitskomponente zur axialen Komponente von gleich oder größer als 0,4 bestimmt wird,
• - und der Austrag des Schüttgutes (2) in der Zone (5) von Rezirkulationsströmen einer unter Druck zugeführten Flüssigkeit erfolgt.

2. Verfahren zur hydraulischen Förderung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man

• - die Größe der Zone (5) von Rezirkulationsströmen einer unter Druck zugeführten Flüssigkeit in der zur Austragsrichtung des Schüttgutes (2) senkrechten Richtung regelt,
• - indem man beim Austrag den Druck der in die Kammer (1) zugeführten Flüssigkeit bis zu einem Betrag ändert, bei dem ihre Geschwindigkeit mit R _e =3 · 10⁵ übereinstimmt.

3. Einrichtung zur hydraulischen Förderung von Schüttgütern, die das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 realisiert und enthält

• - eine Kammer (1), die mit
• - Stutzen (6, 7) zum Eintrag von Schüttgut und zum Flüssigkeitsablaß,
• - einem vertikal angebrachten Stutzen (11) zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom sowie einem mit diesem koaxial und im Inneren desselben angebrachten Stutzen (12) zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom ausgestattet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Eintrittsöffnung (14) zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom an den Seitenfläche desselben angebracht und
• - die Achse (0) desselben in bezug auf die Achse (0′) des Stutzens (12) zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom zum Verwirbeln des ringförmigen Flüssigkeitsabstroms (3) im Spalt zwischen dem Stutzen (12) zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom und dem Stutzen (11) zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom mit einem vorgegebenen Öffnungswinkel (α) an der Stirnseite desselben auf der Seite der Austrittsöffnung des verwirbelten ringförmigen Flüssigkeitsabstromes verlagert ist,
• - und die Eintrittsöffnung des Stutzens (12) zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom in einer Höhe mit der Austrittsöffnung des Stutzens (11) zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom,
• - tiefer als diese um eine h₁ nicht übersteigenden Betrag, der aus der folgenden Beziehung ermittelt wird: wo es bedeutet:
  Q - die Durchsatzmenge der unter Druck zugeführten Flüssigkeit;
  V - die Geschwindigkeit des verwirbelten ringförmigen Flüssigkeitsabstromes (3) im Spalt zwischen den Stutzen (11, 12) zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom und zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom;
  ρ _w  -  die Dichte der unter Druck zugeführten Flüssigkeit;
  ρ _s  - die Dichte des Schüttgutes (2);
  α - der Öffnungswinkel des verwirbelten ringförmigen Flüssigkeitsabstromes (3);
  g - die Fallbeschleunigung,
  oder aber um einen beliebigen, h₂ nicht übersteigenden Betrag höher liegt, der aus der folgenden Beziehung ermittelt wird: wo es bedeutet:
  R - den Halbmesser des Stutzens (12) zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom,
  l - die Breite des Spaltes zwischen den Stutzen (11, 12) zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom und zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält

• - ein Mittel zur Vergrößerung des Öffnungswinkels (α) des verwirbelten ringförmigen Flüssigkeitsabstroms,
• - das an der Stirnseite eines der Stutzen (11, 12) zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit und zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom angebracht ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Vergrößerung des Öffnungswinkels (α) des verwirbelten ringförmigen Flüssigkeitsabstromes in Gestalt eines Diffusors (15) ausgeführt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Mittel zur Vergrößerung des Öffnungswinkels (α) des verwirbelten ringförmigen Flüssigkeitsabstromes in Gestalt eines Ringes (16) ausgeführt ist,
• - der an der Stirnseite des Stutzens (12) zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom auf der Seite der Eintrittsöffnung desselben angebracht ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält

• - ein Mittel zur zusätzlichen Verwirbelung des ringförmigen Flüssigkeitsabstromes (3),
• - das sich im Spalt zwischen den Stutzen (11, 12) zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom und zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom befindet.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Mittel zur zusätzlichen Verwirbelung des ringförmigen Flüssigkeitsabstromes in Gestalt einer Nut (17, 17′) an der Innenfläche des Stutzens (11) zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom ausgeführt ist,
• - die entlang einer Schraubenlinie liegt.

9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß

• - das Mittel zur zusätzlichen Verwirbelung des ringförmigen Flüssigkeitsabstroms (3) in Gestalt von Leitschaufeln (18) ausgeführt ist,
• - die an einem der Stutzen (11, 12) zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom und zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom starr befestigt sind.

10. Einrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 3-9, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält

• - eine Vorrichtung (19) zur Änderung der gegenseitigen Lage der Ein- und Austrittsöffnungen der Stutzen (11, 12) zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom und zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom,
• - die mit einem der Stutzen (11, 12) zum Austrag von Schüttgut im Aufstrom und zur Zuführung einer unter Druck stehenden Flüssigkeit im Abstrom verbunden ist.