DE4105111A1

DE4105111A1 - Winkelverbindung fuer ein pneumatisches foerdersystem

Info

Publication number: DE4105111A1
Application number: DE4105111A
Authority: DE
Inventors: Josef Pausch
Original assignee: GEN RESOURSE CORP; General Resource Corp
Current assignee: GEN RESOURSE CORP; General Resource Corp
Priority date: 1990-02-20
Filing date: 1991-02-19
Publication date: 1991-08-22
Also published as: AU5875190A; GB2241033A; AU625250B2; GB9016706D0; US4995645A; JPH03244895A; GB2241033B

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf pneumatische oder fluidische Fördersysteme, und insbesondere auf ein Winkel verbindungsstück zur Verbindung in solchen Fördersystemen.

Hintergrund der Erfindung

Die Wirkungsamkeit pneumatischer oder fluidischer Fördersy steme für partikelförmige oder ähnliche Materialien, wie Korn oder Kügelchen (pellets) verschiedenen Materials, sind seit langem bekannt.

Ein Problem derartiger Systeme liegt darin, daß, wenn eine Richtungsänderung durchgeführt werden muß, das geförderte Material in dem System dazu neigt, sich in einer geraden Li nie weiterzubewegen. Das Ergebnis ist eine wesentliche Ab nutzung der Wände der Winkelstücke, Rohre oder Förderele mente, die dazu verwendet werden, den Richtungswechsel zu bewirken.

Weitere, mit den Richtungswechseln verbundene Probleme bei pneumatischen Fördersystemen liegen in einem wesentlichen Druckverlust oder Abfall in dem Gebiet der Krümmung oder des Radius der Umlenkung. Auch kommt es zum Bruch oder Beschädi gung des Produkts, das in dem System gefördert wird.

Es wurden viele verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zur Lösung dieser Probleme im Stand der Technik vorgeschlagen. Die US-Patente 46 41 864 und 47 67 243 offenbaren Rohrkrum mer oder Winkelstücke, die das geförderte Material veranlas sen, ein Kissen aus dem Material zu bilden, um den Abrieb der Wandungen des Fördersystems zu verhindern. Im Handel sind Eckverbindungsstücke erhältlich, die in ähnlicher Weise das geförderte Material dazu veranlassen, gegen be reits in dem Verbindungsstück oder dem Winkelstück einge schlossenes Material zu stoßen und nicht an die Verbindungs wand, wodurch Abnutzung und Verringerung der Beschädigung des Materials erreicht wird.

Die US-Patente 46 21 953; 34 50 442; 45 54 721; 31 44 276 und 45 95 319 offenbaren andere Verfahren, die zur Reduzie rung des Abriebs der das pneumatische Fördersystem bildenden Leitungen führen. Die offenbarten Verfahren sehen vor: An bringen einer Prallplatte (′319), Anbringen von Antiver schleißvorsprüngen (′953) und Vorsehen von abriebfesten Aus kleidungen oder Materialien für die Innenwände der För dersystemrohre (′721).

US-Patent 43 87 914 offenbart eine vergrößerte Wirbelkammer, die in Flucht mit der Eingangsachse liegt, um Material zu sammeln und um einen Wirbel in der Kammer zu erzeugen, wo durch das geförderte Material daran gehindert wird, gegen die Wände des Winkelstücks aufzuprallen. Dies wird bewirkt durch Ablenkung des weichen Aufschlags des Materials, das bereits in der Kammer angesammelt ist.

US-Patent 34 05 738 offenbart eine pneumatische Förderlei tung, die Material in einen Sammler fördert, wobei der Transportweg gekrümmt ist und die Querschnittsfläche der Krümmung graduell von der Anfangskrümmung zur Endkrümmung vergrößert ist. Dieses Patent ist darauf gerichtet, im gebo genen Abschnitt der Transportleitung Flaschenhälse zu ver meiden und den Durchgang des Luftstroms aufrecht zuerhalten, so daß Pulver oder Korn, das in der Leitung transportiert wird, diese Leitung nicht verstopft.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfaches, kostengünstiges und wirksames Verfahren der Materialbehandlungseigenschaften von pneumatischen oder fluidischen Fördersystemen und ähnlichem bereitzustellen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Winkelverbindung oder ein gekrümmtes Rohrsegment für ein solches pneumatisches System zu schaffen, das starke Änderungen der Strömungsrichtung des geförderten Materials erleichtert.

Weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung bestehen darin, ein Winkelverbindungsstück für pneumatische Fördersysteme zu schaffen, das Druckabfälle oder -verluste in den gekrümmten Abschnitten des Fördersystems vermindert. Die Lebensdauer des Winkel- oder Eckrohrabschnitts wird durch Reduzierung der Abnutzung durch das darin geförderte Material verlangt auch die Qualität der Materialbehandlung und durch Verminde rung der Beschädigung des geförderten Materials verbessert.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in einem Winkel-Verbindungsstück für pneumatische oder fluidische Materialfördersysteme mit einer Eingangsöffnung und einer Ausgangsöffnung und einem gekrümmten Bereich klei nen oder geringen Radiusses zwischen diesen Öffnungen, wobei der Querschnitt des Winkelverbindungsstücks zwischen den Einlaß- und Auslaßöffnungen eine Querschnittsfläche auf weist, die wesentlich größer ist, als die Querschnittsfläche der Einlaß- und Auslaßöffnungen.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die vergrößerte Querschnittsfläche eine wesentli che Verminderung der Geschwindigkeit der Partikel oder des durch den Eingang in den Winkel geförderten Materials verur sacht und es ermöglicht, daß die Geschwindigkeit des durch den Auslaß austretenden Materials zurück auf die Förderge schwindigkeit angehoben und so ein sehr geringer Druckabfall oder Verlust im Bereich des Winkelstücks erzielt wird.

Die Anmelderin hat herausgefunden, daß bei großen Querschnittsflächen im Winkelverbindungsstück kein Kissen oder Anhäufung von gefördertem Material, das in dem Bereich des Winkels gesammelt wird, erforderlich ist, um die Abnüt zung zu reduzieren. Des weiteren hat die Anmelderin heraus gefunden, daß der vergrößerte Querschnitt, wenn er in einem besonderen Verhältnis zur Querschnittsfläche der Rohre des Fördersystems gehalten wird, die Beschädigung der Seitenwand und des geförderten Materials reduziert. Zusätzlich vermin dert die vorliegende Erfindung Druckverluste oder -abfall im Bereich des Winkelstücks und reduziert dabei die Möglich keit, daß das geförderte Material das System verstopft.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Winkelverbin dungsstücks ist eine verbesserte Effizienz und eine Kosten reduzierung. Das Winkelstück bewirkt verringerte Materialbe schädigungen des geförderten Materials und vermindert die Abnützung der Winkelstückwände, wodurch eine Verringerung der Häufigkeit des Ersatzes gegeben ist. Zusätzlich erfor dert das erfindungsgemäße Winkelverbindungsstück keine teure, mehrfache Innenauskleidung oder abriebfeste Ausklei dung der Wandkonstruktion.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Er findung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den An sprüchen hervor. Im folgenden wird die Erfindung anhand der beigeschlossenen Zeichnungen näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Figuren

Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schnitts durch das erfin dungsgemäße Winkel-Verbindungsstück;

Fig. 2 eine Ansicht von vorne auf das Winkel-Verbindungs stück, mit Ansicht auf die Einlaßöffnung; und

Fig. 3 eine Teilansicht eines Schnitts der Endwand des Winkel-Verbindungsstücks; insbesondere auf den darin vorgesehenen Stopfen.

Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

In den Figuren ist das Winkel-Verbindungsstück allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Das Winkel-Verbindungsstück, (im folgenden als Winkel 10 bezeichnet), weist ein zylin drisches Einlaßrohr 12 mit einer Einlaßöffnung 14 auf. Der Winkel besitzt ebenfalls ein Auslaßrohr 16 mit einer Auslaß öffnung 18. Das Einlaß- und das Auslaßrohr 12, 16, haben je weils Zentralachsen 22, 24. Die Zentralachsen 22 und 24 lie gen in einer Ebene und in einem Winkel zueinander. Wie in den Figuren dargestellt ist, ist es ein rechter Winkel, der jedoch entsprechend dem besonderen Fördersystem, in dem der Winkel 10 verwendet wird, variieren kann.

Die Öffnungen 14, 18 haben dieselbe Querschnittsfläche A. Diese Querschnittsfläche A entspricht der Querschnittsfläche B der Förderrohre 20 (in Fig. 1 lediglich in Phantomdarstel lung).

Zwischen der Auslaßöffnung 14 und der Auslaßöffnung 18 ist ein erweiterter Bereich oder eine Kammer 30 ausgebildet. Der sich im wesentlichen zylindrisch erstreckende Bereich 30 be sitzt eine fortlaufende Wandung 32, die mit einem konstan ten, relativ hohen Verhältnis von den Durchmessern der Ein laß- und Auslaßrohre 12, 16 zu dem Bereich des größten Durch messers 34 sich erweitert oder divergiert. Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, beträgt der Expansionswinkel 15°. Das Erweite rungsverhältnis kann jedoch nach Erfordernis variiert wer den. Am Ort der maximalen Erweiterung des sich erweiternden Bereichs 30 (s. Beispiel in Fig. 1) ist die Querschnitts fläche des erweiterten Bereichs 30 etwa viermal so groß wie der Bereich des Rohreinlasses. Die Anmelderin hat herausge funden, daß ein wirksamer Bereich des Verhältnisses der Querschnittsfläche des erweiterten Bereichs 30 zur Quer schnittsfläche der Einlaß und Auslaßrohre 12, 16 des Winkels 10 zwischen 1,5:1 bis 10:1 liegt. Es sei daran erinnert, daß die besonderen Abmessungen der jeweiligen Merkmale je nach Anforderung in dem oben erwähnten Bereich variiert werden können.

Die Endwand 36 des erweiterten Bereichs hat eine Öffnung 37 zur Aufnahme eines Stopfens 38, der den Zugang zum Inneren des erweiterten Bereichs ermöglicht. Es kann dabei ein Stop fen 38 mit oder ohne Gewinde verwendet werden können.

Im Einsatz kann der in Rede stehende Winkel in einem pneuma tischen Fördersystem an jeder beliebigen Stelle eingebaut werden wo eine scharfe oder starke Richtungsänderung des Strömungsflusses des geförderten Materials gewünscht ist. Der Winkel 10 verursacht keinen großen Druckabfall in der Winkelverbindung und verhindert im wesentlichen Abrieb auf der Innenfläche der Winkelwand 32. Insbesondere bewirkt der erweiterte Bereich 30 mit einer Querschnittsfläche von zu mindest 1,5 bis 10 mal größeren Abmessung als die Quer schnittsfläche der Einlaß- und Auslaßrohre 12, 16 eine we sentliche Verminderung der Geschwindigkeit der durch die Eingangsöffnung 14 in den Bereich 30 eingetragenen Materi als. Der Bereich 30 gestattet es ebenfalls, die Geschwindig keit des Materials, das den Bereich 30 durch die Auslaßöff nung 18 verläßt, schnell wieder auf die Förderlinienge schwindigkeit anzuheben ohne großen Druckverlust, wobei ein Verstopfen des Winkels 10 verhindert wird.

Durchgeführte Test mit dem erfindungsgemäßen Gegenstand ha ben eine 50%-ige Verminderung der Druckabfallverluste ge zeigt, ins Verhältnis gesetzt zu L-Verbindungsstücken mit großem Radius.

In einem Experiment wurde ein L-Verbindungsstück mit 90° und 36 Inch Radius mit einer 2 Inch Förderleitung verbunden und Sand mit 100 pounds pro Minute bei einer Einlaßgeschwindig keit von 6000 feet pro Sekunde gefördert. Dieses L-Verbin dungsstück zeigte einen gemessenen Druckabfall von 30 Inch W.C. (Wassersäule). Bei einer Einlaßgeschwindigkeit von 7000 feet pro Sekunde zeigte der Verbinder einen Druckabfall verlust von 38 Inch W.C (Wassersäule). Im Gegensatz dazu zeigte der Gegenstand der vorliegenden Erfindung, in die selbe Förderlinie eingebaut, bei einer Geschwindigkeit von 6000 feet pro Sekunde Einlaßgeschwindigkeit einen Druckab fall von 13 Inch W.C. bei einer Einlaßgeschwindigkeit von 7000 feet pro Sekunde einen Druckabfall von 15 Inch W.C. Die Experimentaleinheit, die für diesen Test verwendet wurde, hatte ein Expansionskammerverhältnis von 1,5:1, verglichen mit der Querschnittsfläche des Einlaßrohrs. Weitere Tests wurden durchgeführt mit Winkelstücken, bei denen das Quer schnittsflächenverhältnis in Stufen bis zu einem Verhältnis von 10:1 vergrößert worden ist. Der gemessene Druckabfall mit jeder der zugenommenen Verhältnisse viel proportional zu einem Enddruckabfall von 2-Inch W.C.

Während dieser Experimente wurden weitere Vorteile des er findungsgemäßen Gegenstands festgestellt. Beispielsweise wurde eine Reduzierung des Bruchs von geförderten Produkten von 30-50% festgestellt, wenn das Flächenverhältnis des L- Verbinders zwischen 2:1 bis 3:1 gesetzt wurde.

Der Winkel 10 kann aus Aluminium, Gußeisen oder rostfreiem Stahl hergestellt werden, es können aber auch andere Mate rialien entsprechend den Erfordernissen des Fördersystems verwendet werden. Der Winkel 10 kann entsprechend ausgebil det werden, um auf verschiedene Weisen mit den Förderleitun gen 20 verbunden zu werden: Beispiele sind victaulische Kupplung, Fluidleitungskupplung oder gußeiserne Standard- Flanschverbindungen. Es wird angenommen, daß die Vorteile, die mit der Erfindung erzielt werden, sich aus einer bemer kenswerten Abnahme der Eingangsgeschwindigkeit der Partikel ergeben, wenn diese aus der Einlaßöffnung in die Ex pansionskammer eintreten und aus einer beachtlichen Zunahme der Austrittsgeschwindigkeit der Partikel, wenn diese aus der Expansionskammer zum Auslaß passieren. In einigen Fällen wird angenommen, daß die Geschwindigkeit der Partikel in dem Bereich der größten Querschnittsfläche in dem Verbin dungsstück gegen Null geht und danach auf die Förderge schwindigkeit ansteigt, wenn die Partikel den Ausgang ver lassen. Es wird angenommen, daß das Abbremsen der Geschwin digkeit der Partikel zumindest teilweise der Grund für die verminderte Abnutzung und den verminderten Abrieb ist, der an den Innenwänden des Winkels 10 festgestellt worden ist.

Die vorliegende Erfindung kann auch in anderen besonderen Formen verkörpert werden, ohne vom Geist der Erfindung oder wesentlichen Merkmalen abzuweichen. Es wird daher betont, daß das vorliegende Ausführungsbeispiels in jeder Hinsicht lediglich als illustrativ und nicht einschränkend zu be trachten ist.

Claims

1. Winkelverbindungsstück zum Ändern der Strömungsrichtung von Material, das in Leitungen eines fluidischen oder pneumatischen Materialförderers transportiert wird, mit folgenden Merkmalen:

a) ein Einlaßrohr;
b) ein Auslaßrohr; und
c) ein sich zwischen beiden genannten Rohren erstrecken der erweiterter Bereich, der sich bezüglich des Einlaß und des Auslaßrohres schnell bis zu einem Bereich maximaler Erweiterung schnell vergrößert, wobei dieser Bereich eine wesentlich größere Querschnittsfläche als die Querschnittsfläche der Einlaß- und Auslaßrohre besitzt, zumindest im Bereich von 1,5:1 bis 10:1.

2. Winkel nach Anspruch 1, wobei der vergrößerte Bereich eine Öffnung aufweist, die den Zugang zu dem Inneren des erweiterten Bereichs ermöglicht.

3. Winkelverbindungsstück zum Ändern der Strömungsrichtung von Material, das in Leitungen eines fluidischen oder pneumatischen Materialförderers transportiert wird, mit folgenden Merkmalen:

a) ein zylindrisches Einlaß- und ein zylindrisches Auslaßrohr, die jeweils ein erstes Ende zur Verbindung mit einer Förderleitung und ein zweites inneres Ende aufweisen, wobei jedes eine fortlaufende zylindrische Wand besitzt und eine Einlaßöffnung in dem Einlaßrohr und eine Auslaßöffnung in dem Auslaßrohr definiert, wobei die Öffnungen jeweils eine spezifische Querschnittsfläche aufweisen;
b) ein im wesentlichen kegelstumpfförmiger Einlaß- bzw. einen Auslaßabschnitt, die jeweils ein engeres Ende und ein weiteres Ende besitzen und eine fortlaufende kegelstumpfförmige Wand zwischen diesen beiden Enden, wobei die Wände zu einem Bereich maximaler Ausdehnung an dem weiteren Ende divergieren und wobei die engeren Enden übergehen in die zweiten inneren Enden des Einlaß- und des Auslaßrohres; und
c) ein erweiterter Bereich, der durch den Zwischenab schnitt der genannten divergierenden Wände gebildet wird, wobei dieser erweiterte Abschnitt eine Querschnittsfläche zwischen 1,5 bis 10 mal größer als die Querschnittsfläche jeder der Einlaß- und Auslaßöffnungen aufweist.

4. Winkelverbindungsstück zum Ändern der Strömungsrichtung von Material, das in Leitungen eines fluidischen oder pneumatischen Materialförderers transportiert wird, mit folgenden Merkmalen:

a) ein Eingang, der des weiteren eine zylindrische Ein laßöffnung besitzt, die mit einem ersten kegelstumpf förmig sich erweiterenden Abschnitt verbunden ist, wel cher in einer im wesentlichen flachen Endwandung gegen über der genannten Einlaßöffnung endet;
b) einen Auslaß, der des weiteren eine zylindrische Aus laßöffnung besitzt, die mit einem zweiten kegelstumpf förmig sich erweiterenden Abschnitt, verbunden mit dem ersten sich kegelstumpfförmig erweiternden Abschnitt verbunden ist und näher zu dieser genannten flachen Endwandung ist als die Einlaßöffnung; und
c) der genannte Einlaß und Auslaß bilden einen im we sentlichen L-förmigen erweiterten Bereich mit einer Querschnittsfläche, die mindestens 1,5 bis 10 mal größer ist als die Querschnittsfläche jeder der Einlaß bzw. Auslaßöffnung, wobei das in dem Förderer geförderte Material eine wesentliche Verminderung der Geschwindigkeit beim Eintritt in den erweiteren Bereich und eine im wesentliche gleiche Zunahme der Geschwindigkeit beim Verlassen des erweiterten Bereichs erfährt, und dadurch die Erosion der Innenwandungen des Winkels vermindert.