DE4117053C2

DE4117053C2 - Throttle body

Info

Publication number: DE4117053C2
Application number: DE4117053A
Authority: DE
Inventors: Friedel Dipl Ing Stamm
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1991-05-22
Filing date: 1991-05-22
Publication date: 1994-07-28
Anticipated expiration: 2011-05-23
Also published as: ZA923715B; DE4117053A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Drosselorgan zur Dämpfung von Stößen, angeordnet in einer Rohrleitung für den Transport von Flüssigkeiten und Feststoffen bzw. eines Gemisches derselben in einem Bergwerk gemäß dem Gattungsbegriff des Hauptanspruches.The invention relates a throttle device for damping shocks, arranged in a pipeline for the transport of Liquids and solids or a mixture thereof in one Mine according to the generic concept of the main claim.

In einem Bergwerk werden für den Abbau untertägig lagernder fester Bodenschätze, wie z. B. Kohle oder Erze, für die Bewetterung, die Kühlung und den Antrieb von Maschinen und Hilfsaggregaten verschiedene Arten von Gasen und Flüssigkeiten benötigt. Diese müssen vom abseits des Hauptschachtes sich befindenden Reservoir bis an die Verbraucherstelle vor Ort transportiert werden. Des weiteren fällt bei der mechanischen Aufbereitung in großen Mengen taubes Gestein an. Dieses kann einmal über Tage auf Halde gelagert oder als sogenannter Bergversatz in die Stollen des Bergwerkes eingebracht werden, um die ausgebeuteten Hohlräume wieder aufzufüllen. Im einfachsten Falle weist eine Rohrleitung für den Transport von Flüssigkeiten und Feststoffen bzw. eines Gemisches derselben einen durch einen Krümmer verbundenen vertikal und horizontal geführten Leitungsabschnitt auf. In a mine, solid-state materials are stored for mining Mineral resources, such as B. coal or ores, for ventilation, the Cooling and driving various machines and auxiliary units Types of gases and liquids needed. These need to be offside of the main shaft located reservoir up to the Consumer point to be transported on site. Furthermore falls mechanical processing in large quantities on deaf rock. This can be stored in a heap once a day or as a so-called Bergverstell be brought into the mine tunnels to the to replenish exploited cavities. In the simplest case it points a pipeline for the transport of liquids and solids or a mixture thereof one connected by a manifold vertically and horizontally guided line section.

Der vertikal geführte Leitungsabschnitt ist üblicherweise im Hauptschacht bzw. in einem Blindschacht angeordnet und kann je nach Teufe und Abzweigniveau des Stollens mehrere hundert Meter bis zu tausend Meter und mehr betragen. Der im wesentlichen horizontal geführte Leitungsabschnitt im Stollen kann je nach Entfernung der Verbraucherstelle mehrere hundert bis einige tausend Meter lang sein. In Abhängigkeit vom Querschnitt der Leitung, vom spezifischen Gewicht des zu transportierenden Mediums, von der Länge des vertikal und horizontal geführten Leitungsabschnittes stellt sich ein bestimmter Flüssigkeitsspiegel in dem vertikal geführten Leitungsabschnitt ein. Im Idealfall reicht der Flüssigkeitsspiegel bis zum Beginn der Leitung und man spricht dann von einer voll gefüllten Leitung. Nicht selten liegt der Flüssigkeitsspiegel aber erheblich tiefer, so daß das zu fördernde Medium durch die Erdanziehung in Fallrichtung beschleunigt wird und kurz vor dem Aufschlag auf den sich einstellenden Flüssigkeitsspiegel in dem vertikal angeordneten Leitungsabschnitt seine Höchstgeschwindigkeit erreicht. Der Aufschlag auf dem Flüssigkeitsspiegel wird auch als Wasserschlag bezeichnet. Übersteigt diese Geschwindigkeit einen bestimmten Wert, dann kommt es im Bereich des Flüssigkeitsspiegels infolge der durch den Aufschlag entstehenden Verwirbelung zu Auswaschungen mit der Folge, daß die noch verbleibende Rohrwand in relativ kurzer Zeit durchbrochen ist. Nach einem solchen Durchbruch muß die Förderung eingestellt und das beschädigte Rohr ausgewechselt werden. Ein solcher Austausch ist kostenintensiv, zumal die Förderung während der Reparaturzeit unterbrochen bleibt. Um diese Auswaschungen möglichst zu vermeiden, ist es bekannt (Z. "Glückauf" 126 (1990), Nr. 5/6, S. 238), in dem vertikal geführten Leitungsabschnitt sogenannte Drosselorgane anzubringen, um durch eine gezielte Einschnürung des Strömungsfadens die Fallgeschwindigkeit abzubremsen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Leitungswiderstand in dem horizontal geführten Leitungsabschnitt entsprechend zu erhöhen, sei es durch eine Querschnittsverengung bzw. durch eine Verlängerung des Abschnittes. Die beiden letztgenannten Möglichkeiten lassen sich aber oft nicht realisieren, da durch den erforderlichen Durchsatz und die wandernden Verbraucherstellen der Leitungsquerschnitt und die Leitungslänge meistens fest vorgegeben sind. Der vertikal geführte Leitungsabschnitt besteht üblicherweise aus Flanschenrohren, die in gewissen Abständen im Schacht durch an der Schachtwand angeordnete Verlagerungen abgestützt sind. Die Verlegung einer solchen aus Flanschenrohren bestehenden Leitung in einem Bergwerkschacht ist aber mit Nachteilen verbunden. Zum einen benötigen die weit ausladenden Flansche einen entsprechenden Platzbedarf im Schacht, so daß die Leitung nicht unmittelbar an der Schachtwand, sondern nur in einem gewissen Abstand dazu angeordnet werden kann. Damit ragt die Leitung aber weit in den Hauptschachtraum hinein, der aus Kostengründen so klein wie möglich gehalten wird. Zum anderen muß eine solche Leitung in kurzen Abständen immer wieder abgestützt werden, um das darunter hängende Gewicht abzufangen. Solche Stützen müssen in der Schachtwand angeordnet werden und sind dementsprechend aufwendig und kostspielig. Der zuvor schon erwähnten Schrift "Glückauf" 126 (1990) Nr. 5/6, Seiten 233-241 ist auch zu entnehmen, für den vertikalen Leitungsabschnitt statt der Flanschenrohre eine aus miteinander verschraubbaren Gewinderohren bestehende freihängende Leitung zu verwenden und in dieser an sich bekannte Drosselorgane anzuordnen.The vertically guided line section is usually in Main shaft or arranged in a blind shaft and can depend on Depth and branch level of the gallery several hundred meters up to amount to a thousand meters and more. The essentially horizontal one Line section in the tunnel can vary depending on the distance Consumer point can be several hundred to a few thousand meters long. In Dependence on the cross section of the line, on the specific weight of the medium to be transported, the length of the vertical and horizontal guided line section turns a certain Liquid level in the vertically guided line section. Ideally, the liquid level should reach the beginning of the line and then one speaks of a full line. Not infrequently but the liquid level is considerably lower, so that too promoting medium accelerated in the direction of fall by gravity and shortly before the service hits Liquid level in the vertically arranged line section Top speed reached. The serve on the Liquid level is also known as water hammer. Exceeds this speed a certain value, then it comes in the range of the liquid level as a result of the impact caused by the impact Swirling to washouts with the result that the remaining one Pipe wall is broken in a relatively short time. After one Breakthrough must be stopped and the damaged pipe be replaced. Such an exchange is cost-intensive, especially the funding remains interrupted during the repair period. Around It is known to avoid washing out as far as possible (Z. "Glückauf" 126 (1990), No. 5/6, p. 238), in the vertical installed line section so-called throttle bodies to by deliberately constricting the flow thread To slow down the falling speed. Another option is the line resistance in the horizontally guided line section to be increased accordingly, either by narrowing the cross-section or by extending the section. The latter two Often, however, possibilities cannot be realized, because through the required throughput and the migratory consumer sites of the Cable cross-section and the cable length are usually fixed. The vertically guided line section usually consists of Flange pipes that pass through the shaft at certain intervals Shaft wall arranged displacements are supported. The relocation of such a line consisting of flanged pipes in a mine shaft is associated with disadvantages. For one, they need wide flanges require a corresponding amount of space in the shaft, so that the line is not directly on the shaft wall, but only in a certain distance from it can be arranged. So the line sticks out but far into the main shaft room, which is for cost reasons is kept as small as possible. Secondly, such a line are supported at short intervals again and again to support what is hanging underneath Intercept weight. Such supports must be arranged in the shaft wall are and are accordingly complex and costly. Of the previously mentioned font "Glückauf" 126 (1990) No. 5/6, pages 233-241 can also be seen for the vertical pipe section instead the flanged tubes consist of threaded tubes that can be screwed together free-hanging line to use and known in this To arrange throttle bodies.

Aufgabe der Erfindung ist es, für eine aus miteinander verschraubbaren Gewinderohren bestehende freihängende Rohrleitung ein Drosselorgan anzugeben, das hinsichtlich seiner Verluste und der Einbaumöglichkeit optimal gestaltet ist.The object of the invention is for a screwed together Threaded pipes existing free-hanging pipeline to specify a throttle body, this is optimal in terms of its losses and installation options is designed.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Bestandteile von Unteransprüchen. Das an sich bekannte Drosselorgan ist im Verbindungsbereich der gattungsmäßigen Leitung angeordnet. Damit der Drosseleffekt nicht zu stark verlustbehaftet ist, ist der Einlaufteil des Drosselorganes trichterförmig ausgebildet. Zur Anordnung des Drosselorganes in der vorgeschlagenen Leitung weist dieser ein nach außen sich erstreckendes Zapfenelement auf, das der Kontur des Stoßbereiches der Rohrverbindung angepaßt ist.This object is with the specified in the characterizing part of claim 1 Features resolved. Advantageous further developments are components of Subclaims. The throttle element known per se is in the connection area arranged the generic line. So that the throttling effect does not is too lossy, the inlet part of the throttle body is funnel-shaped educated. For the arrangement of the throttle element in the proposed In line this has an outwardly extending pin member on that the contour of the Butt area of the pipe connection is adapted.

Das Drosselorgan kann aus Metall oder Keramik sein, wobei die im Strömungsfluß liegende Oberfläche besonders verschleißfest ausgebildet ist. Bei einem aus Keramik hergestellten Drosselorgan greift vorzugsweise das Zapfenelement in eine Haltenut eines Rohrendes ein. Damit wird das Zapfenelement entlastet, da die Stoßschulter des Rohrendes auf die dazugehörige Stoßfläche der Muffe gepreßt wird.The throttle body can be made of metal or ceramic, the im Flow flow surface designed to be particularly wear-resistant is. In the case of a throttle element made of ceramic, it acts preferably the pin element in a holding groove of a pipe end. So that the pin element is relieved, since the shock shoulder of the Pipe end is pressed onto the associated butt surface of the sleeve.

Der Vorteil der vorgeschlagenen Leitung liegt darin, daß diese frei im Schacht eingehängt werden kann und der radiale Platzbedarf auch im Muffenbereich im Vergleich zu einem Flanschenrohr gering ist. Die Leitung kann unmittelbar an der Schachtwand angeordnet werden, so daß der erforderliche Freiraum im Hauptschacht so gut wie nicht beeinträchtigt wird. Des weiteren entfällt die aufwendige und kostspielige Unterstützung in der Schachtwand, da die Leitung frei hängen kann. In Abhängigkeit von den Widerstandsverhältnissen können weitere Drosselorgane auch noch nachträglich eingebaut bzw. ausgebaut werden, was bei einer an einer Schachtwand abgestützten Flanschenrohrleitung schwierig ist. Der Ein- und Ausbau von Rohren in einer hängenden Rohrleitung erfolgt entsprechend dem bereits bekannten Verfahren gemäß der DE 39 02 845 C1. Die Vermeidung von Auswaschungen ist bei einer freihängenden Leitung wesentlich, da der an der Auswaschstelle darunter hängende Rohrleitungsabschnitt zu irgendeinem Zeitpunkt in Abhängigkeit von der Größe der Auswaschungen abreißen würde. Im Falle des Fehlens einer speziellen Sicherung kann ein Abreißen des Leitungsabschnittes erhebliche Schäden im Schacht anrichten, auch wenn durch Führungsringe verhindert wird, daß der Leitungsabschnitt radial in die Mitte des Schachtes kippen kann.The advantage of the proposed line is that it is free in Can be hooked in and the radial space requirement also in the Sleeve area is small compared to a flange pipe. The Line can be placed directly on the shaft wall, so that the required free space in the main shaft is almost non-existent is affected. Furthermore, the elaborate and costly support in the shaft wall because the line is free can hang. Depending on the resistance conditions can further throttling elements also installed or removed later be what is supported on a shaft wall Flange piping is difficult. The installation and removal of pipes in A hanging pipeline is made in accordance with the already known Method according to DE 39 02 845 C1. Avoiding washouts is essential for a free-hanging line, as that at the washing point pipe section hanging underneath at any time in Depending on the size of the washouts. In the event of the lack of a special fuse can lead to a tearing off of the Line section cause considerable damage in the shaft, even if is prevented by guide rings that the line section radially in can tilt the middle of the shaft.

In der Zeichnung wird anhand zweier Ausführungsbeispiele die Anordnung eines an sich bekannten Drosselorganes in einer freihängenden Leitung näher erläutert.In the drawing, the arrangement is based on two exemplary embodiments a throttle element known per se in a free-hanging line explained in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 einen Teillängsschnitt bzw. eine Teillängsansicht durch eine erfindungsgemäße Rohrleitung. Fig. 1 shows a partial longitudinal section or a partial longitudinal view through a pipeline according to the invention.

Fig. 2 wie Fig. 1, jedoch eine andere Anordnung des Drosselorgans. Fig. 2 as Fig. 1, but a different arrangement of the throttle member.

In Fig. 1 ist eine Verbindungsstelle eines vertikal angeordneten Leitungsabschnittes einer in einem Bergwerksschacht freihängenden Rohrleitung dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Muffenverbindung, es könnte aber ebensogut auch eine Integralverbindung sein. Das weiter oben freihängende Rohr 1 ist mittels der Muffe 2 mit dem darunter hängenden Rohr 3 miteinander verschraubt. Die Muffe 2 weist zwei konisch ausgebildete Gewindeabschnitte 4, 5 auf, die komplementär zum Gewindeabschnitt 6, 7 der zu verbindenden Rohre 1, 3 ausgebildet sind. In diesem Beispiel sind die Stoßschultern 8, 9 der Muffe 2 rechtwinklig zur Rohrachse, sie könnten aber auch einen Winkel von z. B. 15 oder 30° aufweisen. Die Verbindung wird in diesem Stoßschulterbereich metallisch abgedichtet. Zur gezielten Einschnürung des Strömungsfadens ist im Verbindungsbereich ein Drosselorgan 10 angeordnet. Es ist als Hülse ausgebildet mit einem trichterförmigen Einlaufteil 11, damit die Drosselverluste gering gehalten werden. Zur Fixierung des Drosselorganes 10 weist dieses ein nach außen sich erstreckendes Zapfenelement 12 auf, das der Kontur im Stoßschulterbereich angepaßt ist. Wie der Darstellung in Fig. 1 zu entnehmen ist, kann das Drosselorgan 10 durch die Art der Schraubverbindung in einfacher Weise wieder entfernt bzw. nachträglich eingebaut werden. Das Drosselorgan 10 ist in diesem Ausführungsfall aus Metall, wobei die im Strömungsfluß liegende Oberfläche besonders verschleißfest ausgebildet ist.In Fig. 1 a connecting point of a vertically arranged pipe section is shown a freely suspended in a mine shaft pipe. In this embodiment, it is a socket connection, but it could just as well be an integral connection. The pipe 1 hanging freely above is screwed together by means of the sleeve 2 with the pipe 3 hanging underneath. The sleeve 2 has two conical threaded sections 4 , 5 , which are complementary to the threaded section 6 , 7 of the pipes 1 , 3 to be connected. In this example, the butt shoulders 8 , 9 of the sleeve 2 are perpendicular to the pipe axis, but they could also have an angle of z. B. 15 or 30 °. The connection is metallically sealed in this joint area. A throttle element 10 is arranged in the connection area for targeted constriction of the flow thread. It is designed as a sleeve with a funnel-shaped inlet part 11 so that the throttling losses are kept low. To fix the throttle element 10 , it has an outwardly extending pin element 12 which is adapted to the contour in the region of the butt shoulder. As can be seen from the illustration in FIG. 1, the throttle element 10 can be easily removed again or retrofitted by the type of screw connection. In this embodiment, the throttle element 10 is made of metal, the surface lying in the flow of flow being designed to be particularly wear-resistant.

Fig. 2 zeigt im gleichen Teillängsschnitt bzw. in der gleichen Teillängsansicht eine andere Anordnung des Drosselorganes 13. Alle gleichen Teile haben das gleiche Bezugszeichen wie Fig. 1. Im Unterschied zu Fig. 1 greift das Zapfenelement 12′ des Drosselorganes 13 in eine Haltenut 14 des Rohrendes ein. Durch diese Anordnung kommt die Stoßschulter 15 des Rohres 1′ an der Stoßschulter 8 der Muffe 2 zur Anlage und das Zapfenelement 12′ des Drosselorgans 13 wird entlastet. Diese Anordnung ist besonders geeignet für Drosselorgane aus Keramik, die hinsichtlich einer Stoßbelastung empfindlich sind. Fig. 2 shows another arrangement in the same part longitudinal section and in the same partial longitudinal view of the throttle organ. 13 All the same parts have the same reference numerals as Fig. 1. In contrast to Fig. 1, the pin element 12 'of the throttle body 13 engages in a retaining groove 14 of the pipe end. With this arrangement, the butt shoulder 15 of the tube 1 'comes to rest on the butt shoulder 8 of the sleeve 2 and the pin element 12 ' of the throttle member 13 is relieved. This arrangement is particularly suitable for throttle bodies made of ceramic, which are sensitive to a shock load.

Claims

1. Throttle device for damping shocks, arranged in a pipeline for the transport of liquids and solids or a mixture thereof in a mine, the vertically guided line section is designed as a free-hanging line consisting of screwed threaded tubes, characterized in that the Connection area arranged throttle member ( 10, 13 ) is designed as a funnel-shaped inlet part ( 11 ) having a sleeve which has an outwardly extending pin member ( 12, 12 ') which is adapted to the contour of the joint area of the pipe connection.

2. Throttle element according to claim 1, characterized in that the pin element ( 12, 12 ') is arranged in the region of the cylindrical portion of the throttle element ( 10, 13 ).

3. Throttle body according to claim 1, characterized in that the pin element ( 12 ') of the throttle body ( 13 ) engages in a holding groove ( 14 ) of a pipe end.