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Verfahren zur Förderung von pulver- oder staubförmigem Gut in Rohrleitungen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Förderung von pulver- oder staubförmigem
Gut in Rohrleitungen. Die Erfindung geht von der Erscheinung aus, daß bei derartigen
Stoffen zwischen den einzelnen Körnern Hohlräume verbleiben, deren Gesamtvolumen
im allgemeinen ein Drittel bis ein Fünftel fies Volumens des gepulverten Körpers
beträgt und die mit Luft angefüllt sind. Die Hohlräume bilden in ihrer Reihenfolge
eine Unzahl von Verengungen und Erweiterungen, die nach Art einer Labyrinthdichtung
eindringender und austretender Luft hohen Widerstand bieten. Der Erfinder hat festgestellt,
daß man dadurch, daß man zwischen den Körnern des Pulvers vorhandene Hohlräume mit
einem unter* Druck stehenden gasförmigen Mittel anfüllt, die Mischung expansionsfähig
macht. @\'enn man ein solches Gemisch von Pulver und Druckluft in einen Raum von
geringerem Druck bringt, so vergrößert das gesamte< Gemisch plötzlicl~ sein Volumen.
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Diese Eigenschaft wird gemäß der Erfindung in der Weise benutzt, daß
man die Hohlr:iuine im Pulver mit einem unter Druck stehenden, gasförmigen Mittel
füllt und daß man die expansionsfähig gemachte Mischung einem Förderrohr zuführt,
so daß sie längs des Förderrohres eine stetig zunehmende Volunienvergrößerung erfährt,
vermöge deren (las bei kleinstem Volumen stetig oder absatzweise in das Förderrohr
aufgegebene Gut nach dein Austrittsende des Rohres befördert wird. Die Volumenzunahmen
bilden also die fördernde Kraft für den Materialtransport.
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Die Mischung des Pulvers mit der Druckluft erfolgt in Zellen, die
so leicht wie möglich mit pulverförinigern Material angefüllt werden, so daß nicht
mehr Luft, als gerade zur Ausfüllung der Hohlräume nötig ist, beizugeben ist, weil
jeder Luftüberschuß die Förderstrecke vermindert, weil eine Entmischung schon im
Förderrohr stattfindet und das Bestreben im Stoff entsteht, sich im Rohr abzulagern.
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Nach Maßgabe der Entspannung der Luft aber wächst ihr Raumanteil im
Vergleich zu dem des beförderten Stoffes, der seinerseits unverändert bleibt. Unter
diesen Verhältnissen tritt ein Augenblick ein, wo der Stoff zwischen seinen Teilchen
nicht mehr die ganze Menge der eingeführten Luft festhalten kann; er strebt unter
Beibehaltung seines Lockerungszustandes sich von der Überschußluft zu trennen und
bewegt sich nicht mehr mit der gleichen Geschwindigkeit vorwärts wie diese. Um diesen
Nachteil zu beseitigen, genügt es, ein Förderrohr vorzusehen, dessen Querschnitt
nach Maßgabe der Annäherung an die Austrittsöffnung abnimmt, d. h. nach Maßgabe
der Entspannung der Luft. Auf diese Weise werden die Stoffe; im Gegensatz zu
dem,
was bei ihrem mechanischen Vorschub eintritt,-mit einer wachsenden Geschwindigkeit
auf die Austrittsöffnung des Rohres zu bewegt. Man spart an Druckluft und kann ohne
zwischengeschaltete Förderstellen (ohne Relais) auf weitere Entfernungen fördern.
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Das Förderrohr kann an der Aufgabestelle mit seinem Luft-.und Stoffgemisch
gespeist werden, und zwar durch eine beliebig geeigciete Einrichtung. Diese Speiseeinrichtung
kann, wenn der Stoff die Luft gut festhält, stetig arbeiten, oder die Speisung kann
in -aufeinanderfolgenden Aufgaben von Luft und Stoff erfolgen, nämlich wenn dieser
die Luft schlecht festhält.
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Die letztgenannte Art der Speisung wird in den Vorrichtungen benutzt,
die beispielsweise die Anwendung des beschriebenen Förderverfahrens veranschaulichen.
Das Prinzip des ersten Ausführungsbeispiels läßt sich vielleicht am besten mit einem
Revolver vergleichen; das Förderrohr entspricht dem Lauf, und die Revolvertrommel
ergibt die Speisevorrichtung. An Stelle einer Patrone wird in die Kammern der Trommel
das zu fördernde pulverförmige Gut eingebracht, und die Kammer bleibt Blicht durch
den Tronimelmantel abgeschlossen, in dem sich die Zellentrommel dreht. Wenn man,
bevor die Zelle in Beziehung zur Rohrleitung tritt, in den gepulverten Stoff, den
sie enthält, Druckluft einbringt, so mischt sich diese mit dem Staub und füllt jeden
zwischen den Teilchen des staubförmigen Stoffes gelassenen Hohlraum. Wenn eine so
geladene Zelle dem Rohr gegenüber gelangt, so entspannt sich die Luft augenblicklich
und nimmt den gepulverten Stoff in das Förderrohr mit. - Infolge der Geschwindigkeit,
die die Teilchen des gepulverten Stoffes annehmen, wird die Zelle, wenn sie nicht
zu lang ist, völlig entleert. Man könnte auch statt einer Zellentrommel, die sich
vor der Rohrmündung dreht, Kanicnern anwenden, die in fortgesetzter oder in Wechselbewegung
vor dieser Mündung vorbeigehen.
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Es sind an sich Zellentrommeln b^reits dazu benutzt worden, um pulverförmiges
Gut in Druckluftleitungen absatzweise einzufüh= ren. in die das Gut durch einen
mit großer Geschwindigkeit durch das Rohr fließenden Luftstrom geblasen wird. Die
Zellen bildeten dabei jedoch nur Abdichtungsorgane. Es ist auch vorgeschlagen worden,
bei derartigen Zellen zur Förderuni des Zelleninhaltes in den Druckluftstrom in
die Zelle Luft einzublasen: Die Förderung im Förderrohr wurde aber bei diesen bekannten
Vorrichtungen ausschließlich durch die das Förderrohr durchströmende,. besonders
eingeblasene Druckluft bewirkt.
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Dieses bekannte Förderverfahren steht also im Gegensatz zu dein der
Erfindung, bei dem das t wat in einem Zustande zugeführt wird, der o:rne weiteres
die Förderung herbeiführt.
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Wenn. in dem Förderrohr ein Gegendruck vorhanden ist und wenn die
Zellentrommel sich schnell dreht, so läßt die Entspannung in der Zelle einen Luftdruck
zurück, der etwas über dem erwähnten Gegendruck liegt. Diese in der Zelle verbleibende
zurückgehaltene Druckluft ist aber nicht verloren; sie kann, lvie weiter unten gezeigt
wird, dazu dienen, die Fließfähigkeit des Stoffes im Speicher zu erhöhen: Diese
Art der Förderung verlangt einen Luftdruck, der etwas höher liegt als bei der Förderung
mit mechanischem Vorschub. Dieser Unterschied ist aber unbedeutend für den Kraftverbrauch,
da die Luftmenge durch die Zelle oder Kammer vollkommen dosiert ist und da kein
Bruchteil davon verlorengeht. Der anzuwendende Luftdruck muß so geregelt werden,
daß eine genügende Entleerung der Zelle eintritt; der im Förderrohr auftretende
Gegendruck hängt von der Länge des Förderrohres und dem zu befördernden Stoff ab.
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Auch die Einführung der Luft in die Zellen muß regelbar sein. Für
Stoffe, die die Luft schlecht zwischen ihre Teilchen eintreten lassen, muß die Einführung
lange vor der Entleerung stattfinden und kann sogar noch während eines Teiles dieses
Abblasens stattfinden. Das Vor- oder Nacheinblasen gegenüber der Entleerung hängt
außerdem von der Leistung und -von der Drehgeschwindigkeit der Zellentrommel ab.
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In den Zeichnungen ist schematisch beispielsweise eine in der angegebenen
Art ausgebildete Vorrichtung dargestellt.
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Die Abb. t und 2 veranschaulichen einen Querschnitt und einen Längsschnitt
durch eine solche Vorrichtung.
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Das Schaufelrad A erfüllt die Aufgabe der Zellentrommel; es liegt
in dein Gehäuse ß, das den Boden des Speichers oder Silos S bildet. C ist das Förderrohr,
in dem man das Gut abfließen lassen will.
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Die Radflügel bei i, 2 und 3 füllen sich acn Speicher S mit Gut. Die
Drehung des Rades bringt sie erst in die Stellung 4., dann in die Stellung 5., wo
die Einführung der Druckluft erfolgt, die von einem Mittelrohr H zufließt und durch
Einblaseöffnungen l) in jeder Zelle eintritt, die an dieser Stelle durch den Regelschieber
E freigegeben werden. Wecm die Zelle in die Stellung h gelangt, so ist sie unter
vollen Druck gesetzt, und die Entspannuni, tritt sogleich ein, wenn der Flügel h
die Öffnung des Ausflußrohres C aufgedeckt hat.
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In der Stellung 7 hat die Zelle ihren ganzen Inhalt an das Austrittsrohr
abgegeben, sie enthält nur noch Luft unter einem Druck, der
ein
wenig den im Austrittsrohr herrschenden übersteigt. Für die Stellung 8 gilt das
gleiche. Hat der Flügel D den Rand F überschritten, wodurch er die Zelle 8 niit
dem Speicher verbindet, so entweicht diese Luft in den Speicher und mengt sich mit
dem Gut darin. Das führt zu einem Fließzustande des Stoffes, der die rasche Füllung
des Rades sichert.
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Bei einer zweiten Vorrichtung, die gleichfalls die Durchführung' des
oben angegebenen Verfahrens gestattet, führt man, statt die verschiedenen Zellen
des Verteilers zuerst mit pulverförmigem Stoff zu füllen und dann mit Druckluft,
die von einer entsprechenden Vorrichtung durch ein Sonderrohr zugeleitet wird, den
Verteilerflügeln Luft und Pulverförtniges Gut zu. Dieser Verteiler ist so eingerichtet,
daß der Rauminhalt seiner Zellen von dein Zeitraum, wo er das Gut aufnimmt, bis
zum Augenblick der Auslieferung an das Förderrohr abnimmt. Infolgedessen wird die
Luft, die anfänglich sich auf einem in der Nähe des atmosphärischen liegenden Druck
befand. sich bei der Ankunft an der Rohrzuführungsmündung auf einem erhöhten Druck
befinden. Es ergeben sich also in diesein Augenblick die gleichen Verhältnisse wie.
bei der erstbeschriebenen Vorrichtung, die Zelle enthält ein Gemisch von gepulvertem
Stoff und Luft unter Druck, die sich in die Förderleitung entspannt.
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Es sei bemerkt, daß der Mindestinhalt der Zelle, d. h. ihr Inhalt
ini Augenblick der Entspannung, nur sehr wenig größer sein darf als der Raum, den
das staubförmige Gut einnehmen würde, wenn es die geringstmögliche Luftmenge enthält.
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Es sei daran erinnert, daß das Verfahren ja im wesentlichen auf der
Tatsache beruht, claß das Gut selbst keinem mechanischen Druck unterworfen wird.
'Nur die Luft selbst darf komprimiert werden, und deshalb ist unbedingt zu fordern,
daß der- Mindestzelleninhalt noch ein wenig größer ist als der Raum, den das fest
gelagerte Gut einnehmen würde-Es ist eine große Anzahl von in dieser Art arbeitenden
Vorrichtungen denkbar. Beispielsweise ist eine solche Vorrichtung in Abb. 3 wiedergegeben,
die einen Querschnitt der Vorrichtung zeigt. Wie man in der Abbildung sieht, wird
die Vorrichtung durch einen feststehenden Teil B gebildet, der durch einen entsprechenden
Zulauftrichter an den Speicher S angeschlossen ist. Im Innern des Gehäuses dreht
sich der Läufer A, und zwar exzentrisch zum Gehäuse. Dieser Läufer wird durch eine
Nabe gebildet, in der Flachkolben oder Platten K gleiten, deren Ränder an der inneren
Gehäusewandung entlangstreifen. Die Anordnung ist an sich bekannt und findet z.
B. bei Drehkompressoren und -pumpen Anwendung.- An einer passenden Gehäusestelle
mündet das Förderrohr C ein, und zwar liegt die Einmündungsstelle im wesentlichen
da, wo die stärkste Kompression vorhanden ist.
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Die Wirkungsweise ergibt sich von selbst. Das im Speicher S enthaltene
Gut ist nach dem Vorhergehenden mit Luft untermischt, die ihm durch die Zellen zugeleitet
wird, nachdem diese ihren Inhalt in das Förderrohr abgegeben haben. Die Luft und
das pulverförmige Gut gelangen in die in Stellung i befindliche Zelle, ohne jedoch
diese Zelle gänzlich auszufüllen. Ihr Rauminhalt nimmt ab, während sie über die
Stellung :2 zur Stellung 3 geht. Am Ende des Zeitabschnittes 3 gelt die Zelle vor
dem Rohr (: vorbei, und die Luft, die sich in diesem Augenblick unter hoher Spannung
befindet, schleudert das Gut in das Rohr und fördert es bis zum Austritt. Bei 4
enthält die Zelle nur noch rückständige Luft, die zum Speicher zurückgeliefert wird,
Sobald der Flachkolben k: den Rand F überschreitet.
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In Abb. 4 ist eine besondere Ausführung der oben beschriebenen Vorrichtung
dargestellt. Hier sind außer den Platten oder Flachkolben K Vorsprünge R angeordnet,
an die bei U Klappen T angelenkt. sind, deren Bewegung im ' öffnungssinne
durch entsprechende Anschläge gehemmt wird, und diese Klappen oder Flügel sind so
ausgebildet, daß sie mit der Gehäusewand nur in der Stellung 3 in Berührung gelangen.
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In der aus Abb. 4: erkennbaren Weise ist dei- Abstand vom Rande des
Flachkolbens K bis zum Rande des Flügels T im wesentlichen gleich dein Durchmesser
der öffnung, von der das Förderrohr C ausgeht. Infolgedessen wird zwischen dem Augenblick,
wo eine Zelle aufgehört hat, ihren Inhalt an das Rohr C abzugeben, und dem Augenblick,
wo eine andere Zelle beginnt, ihren Inhalt zuzuführen, eine Pause vorhanden sein,
die sich aus dein Dur -hgang des Zellenteiles zwischen Kolben l und Klappe T ergibt.
Diese Pause verhütet, daß Luft und aus der Kammer 3 hineingefördertes Gut in die
Kammer 4 eindringen könnten, die soeben entleert ist.
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In Abb. 5 ist eine Ausführung der Vorrichtung wiedergegeben, bei der
statt eines sich drehenden Gliedes ein eine Verschiebbewegung ausführendes Glied
Anwendung findet.
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Dieses besteht aus einem Förderer A, der sich gegen einen feststehenden
Teil B verschiebt. Der Förderer A trägt Schirme oder Kolben D, die aufeinanderfolgende
Kammern' bilden. An einer beliebig geeigneten Wegstelle des Förderers mündet eine
Leitung ein, die Druckluft aus einer -Leitung H zuführt.
Ein wenig
weiter in der Richtung des gleichen Weges beginnt die Öffnung des Förderrohres C.
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Das Gut gelangt vom Speicher S in eine Zelle des Förderers, dann fließt
nach Maßgabe des Fortschreitens des Förderers Preßluft in den betreffenden Raum
ein, und das Gemisch von Preßluft und Gut entweicht in das Rohr C. Eine Prüfung
der Abbildung zeigt, daß die Wirkung der Anordnung im übrigen entsprechend der der
Abb. i ist, nurist das Flügelrad A durch den Zellenförderer A ersetzt worden.
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Ein Regelschieber H'- gestattet, Dauer und Zeitpunkt des Eintritts
der Preßluft einzustellen. -Die Zuführung der Druckluft kann so geregelt werden,
daß der Zufluß nur in dem Augenblick stattfindet, wo die Zelle vor dem Förderer
C vorbeigeht. . .