DE904636C

DE904636C - Pumpe zur Foerderung von staubfoermigem Material, insbesondere von Kohlenstaub

Info

Publication number: DE904636C
Application number: DEP4975D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Bruno Eck
Original assignee: BRUNO ECK DR ING
Current assignee: BRUNO ECK DR ING
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1954-02-22

Description

Pumpe zur Förderung von staubförmigem Material, insbesondere von Kohlenstaub Die Förderung von staubförmigem Material wird entweder durch Schieben, also durch Förderschnekken bewirkt oder durch Saugen und Drücken (Exhaustoren, Ventilatoren, Gebläse). Wenn das Material in Räume gefördert werden soll, die unter Druck stehen sind besondere Maßnahmen notwerdig, um die dem austretenden Staub entgegenwirkenden Drücke zu überwinden. Besonders schwierig ist die Förderung in unter hohem tSberdruck stehende Räume. Bei den bekannten Sandstrahlgebläsen geschieht die Einschleusung des Staubes mit Hilfe von Kammern,, die abwechselnd unter Druck gesetzt werden. Es wurde auch versucht, nach dem Vorbild der Pullerzementpumpen durch lange, schnell laufende Schnecken einen Pfropfen zu bilden, der dichtend in den Druckraum eindringt.
Beide Vorrichtungen sind jedoch in ihrer Anwendbarkeit begrenzt, da sie Drücke von großer Höhe nicht zu überwinden vermögen und im Verhältnis zur Leistung einen sehr hohen Leistungsaufwand erfordern.
Die Erfindung geht einen neuen Weg und gibt im Vergleich zu den bekannten sehr einfachen Vorrichtungen die Möglichkeit, staubförmiges Material, insbesondere Kohlenstaub, in unter hohem Überdruck stehende Räume oder mit sehr großer Geschwindigkeit in unter Gleichdrulck stehende Räume zu fördern.
Sie besteht darin, daß das staubförmige Material ohne Zusatz von Förderluft oder -gas aus einem oder mehreren mit düsenartig verengten Austrittsöffnungen versehenen rotierenden Kanälen verdichtet ausgeschleudert wird.
Die dabei erzielte Dichte des geförderten Staubes, insbesondere Kohlenstaubes, gibt diesien ein spezifisches Gewicht von solcher Größe, daß im Gengensatz zu mit bekannten Schleuderrädern geförderten Staub-Luft-Gemischen die Fliehkräfte der in der Pumpe nach der Erfindung durch Verdichtung erzeugten Materialpfropfen besonders hohen Gegendruck überwinden können. Dadurch entsteht die Möglichkeit, jedes staubförmige Material kontinuierlich in unter hohem Überdruck stehende Räume oder mit großer Geschwindigkeit in unter Gleichdruck stehende Räume zu fördern.
In Fig. I der Zeichnung ist der rotierende Kanal 1 mit der hohlen Welle 2 verbunden, durch die das Material, z. B. Kohlenstaub, zufließt. Der Zufluß des Materials kann durch eine Schnecke 3 unterstützt werden, die mit gleicher oder kleinerer Drehzahl als die Welle läuft, um so eine Regulierung der Fördermenge zu ermöglichen, die auch durch eine Änderung der Drehzahl erreicht' werden kann.
Die Schnecke 3 kann durch ein Rohr 4 von außen. für sich angetrieben werden. Eine Stopfbüchse 5 dichtet den Durchtritt der hohlen Welle 2 gegenüber dem Außen raum. Der Antrieb des Läufers erfolgt beispielsweise durch eine innere Welle 6.
Um das ausgeschleuderte Material geordnet weiterführen zu können, wird aus dem Druckraum Gas angesaugt, das sich unmittelbar nach dem Austritt aus dem Schleuderkanal mit dem Staub vermischt und eine geordnete Weiterleitung des Staub-Gas-Gemisches gestattet. Zur Ansaugung dieses Gases können sich an den Schleuderkanälen Gebläseschaufeln befinden. Eine solche Gebläseschaufel ist im Schnitt A-B der Fig. I mit 7 bezeichnet. Im Druckraum ist eine Wand 9 eingebaut, durch deren zentrale oeffnungen 8 das Gas angesaugt wird, das dann unmittelbar zu den Offnungen der Schleuderkanäle geführt wird.
Um beim Anlaufen der Pumpe oder bei plötzlichen Störungen ein Rückströmen der Druckluft in den rotierenden Kanal zu vermeiden, befindet sich beispielsweise am Austritt des Schleuderkanals ein Lippenventil 10 aus Gummi Leder oder dünnen Metallplatten, das sich automatisch schließt, wenn die Förderung aus irgendeinem Grunde unterbrochen wird. An Stelle des sich automatisch schließenden Ventils kann auch eine mit Federdruck belastete dünne Ventilplatte benutzt werden, wie sie in Fig. 3 mit 11 bezeichnet ist. Um die Überleitung des staubes von der hohlen Welle in den Schleuderkanal zu erleichtern, kann der Kanal schräg gegen die Drehachse verlaufen.
Es sind besondere Maßnahmen erforderlich, um zu verhindern, daß Druckluft in den Ansaugekanal zurückschlägt. Wird z. B. Kohlengrieß mit wenig Feinkorn gefördert, so befinden sich in diesem Gemisch kleine luftgefütite Hohlräume. Bei dieser Struktur ist ein Zurückströmen von Druckluft unvermeidlich. Dadurch kann unter Umständen die expandierende Leckluft ein Abreißen der Förderung verursachen Erfindungsgemäß wird in diesem Falle zwischen Hohlwelle und Schleuderkanal ein Zwischenraum vorgesehen, der sich nur außen an seinen Rändern in derArt eines Ringes oder Gürtels mit, Staub füllt, während das Innere, also der von diesem Ring oder Gürtel umgebene Kern dieses Zwischenraumes mit Luft oder Gas ausgefüllt ist.
Eine solche Ausführung zeigt: Fig. 2. Die hohle Welle 2 hat eine Rückschlagklappe 12, durch die der Staub in den Zwischenraum 13 hineinfällt.
Durch Zentiiifugalkräfte wird der Staub an die Wände des Raumes 13 gedrückt so daß in dem Raum ein Gürtel aus Staub 14 mit einem luftgefüllten Innenraum 15 entsteht, etwa vergleichbar dem Wasserring einer luftansaugenden Kreiselpumpe. Die Staubmitnahme kann durch Rippen unterstützt werden, wie sie mit I6 in Fig. 4 i zeichnet sind. Der Staub gleitet unter dem. Einfluß der Zentrifugalkräfte die Außenwände des Zwischenraumes entlang zu dem Eintritt in den Schleuderkanal. Diese Bewegung des Staubes kann durch geeignete Gestaltung des Zwischenraumes unterstützt werden, z. B. durch die zum Schleuderkanal hin zunehmende- konische Form, wie sie Fig. 4 zeigt, oder durch die Gestalt eines Spiralgehäuses, an dessen Austritt sich der Schleuderkanal -befindet, wie sie in Schnitt C-D der Fig. 2 (mit Fig. 3 bezeichnet) zu sehen ist. In diesem Spiralgehäuse passiert die zurückströmende Druck luft den rotierenden Ring aus Staub 14 ohne merkliche Mitnahme von Staub. Der Staub wird durch die Zentrifugalkräfte an einem Zurücks ömen ge hindert, so daß die Leckluft durch den inneren Luftraum 15 in die für diesen Zweck hohl ausgebildete Antriebswelle 17, eventuell unter Zwischenschaltung eines kleinen Zyklons, nach außen abgeführt werden kann.
Um die Leckluft zu verringern, kann erfindungsgemäß einmal der Weg der Leckluft durch das' Staubbett erheblich verlängert und gleichzeitig der Durchströmquerschnitt möglichst eng gehalten werden. Zu diesen Zweck ist der in Fig 4 gezeigte Läufer erfindungsgemäß in axialer Richtung sehr langgezogen und durch zwei im Innern angebrachte mitrotierende Trennwände 18 und 19 in verschiedene Kammern geteilt. Durch die äußere Kammer 20 bewegt sich der Staub, während die mit Staub sich füllende bzw. gefüllte Kammer 21 eine Art Reibungsstrecke bzw. einen Filter für die zurückströmende Druckluft darstellt.
Eine besonders lange derartige Reibungsstrecke entsteht durch die Formgebung des Zwischenraumes, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist. Hier ist auf dem luftgefüllten Zwischenraum eine schneckenförmig nach außen gehende Rohrstrecke mit zahlreichen Windungen angebracht. Das Rohr 22 ist so aufgewickelt, daß an jeder Stelle eine Rohr neigung entsteht, die ein Abgleiten des Staubes zum Schleuderkanal 23 ermöglicht. Bei 24, kurz vor dem Austritt des Schleuderkantais-, ist eine Leitung 25 angeschlossen, die die Leckluft auf dem kürzesten Weg zu dem Raum 26 leitet. Über ein einstellbares Drosselventil 27 wird die Leckluft in die hohl-e Welle und von da nach außen geleitet.
Das Drosselventil 27 wird so eingestellt, daß für die Leckluft der Widerstand über die Leitung 25 kleiner ist als über das schneckenförmig gewundene Rohr. Auf diese Weise wird in jedem Falle ein Einströmen von Leckluft in die Förderleitung des Staubes vermieden.
Die Pumpe nach der Erfindung kann auch verwendet werden, um Staub mit großer Geschwindigkeit unmittelbar in einen Verbrennungsraum zu fördern. Es treten dann zwischen Staub und Verbrennungsluft Relativgeschwindigkeiten von einer Höhe auf, wie sie bisher unmöglich waren. Bekanntlich wird durch die Erhöhung der Relativgeschwindigkeit zwischen Verbrennungsluft und Brennstoff die Verbrennungszeit verkürzt.
Erfindungsgemäß kann durch besondere Gestaltung des Schleuderkanalaustrittes der statische Druck an dieser Stelle wesentlich vermindert werden. Zu diesem Zweck wird beispielsweise der Kanalaustritt in eine mitrotierende Venturidüse 28 verlegt, und zwar an die engste Stelle derselben. wie es in Fig. 6 zu sehen ist. Es besteht die Möglichkeit, den Zufluß zum Venturirohr durch ein zum Wellenmittel zurückführendes Rohr 29 zu leiten, wie es aus Fig. 7 und ihrem Schnitt E-F (Fig. 8) zu ersehen ist.
Fig. g Blatt 2 zeigt eine Ausführung des Erfindungsgedankens, bei der die Welle senkrecht steht und das zu fördernde Material durch ein Schleuderrad, das miit einem zylindrischen Gehäuse umgeben ist, ausgeschleudert wird.
Der Staub wird aus einem Bunker 1 durch eine Förderschnecke 2 in einen feststehenden Kanal 3 gefördert, der als schräg geneigte Rutsche oder eine andere geeignete Leitung ausgeführt sein kann.
Durch den Kanal 3 fließt der Staub frei zum Hals 4 des. Schlleuderrades 5, das von einem zylindrischen Gehäuse 6 umgeben ist, und fällt dabei auf den an der senkrecht stehenden Welle 7 angebrachten Teller 8 des Schleuderrades 5, das mit radialen Schaufeln 9 versehen ist. Der Hals 4 des Schleuderrades 5 hat nach außen eine Dichtung 10, die aus Filz oder einem anderen geeigneten Material besteht. Durch die Schaufeln 9 des Schleuderrades 5 wird der Staub unmittelbar nach außen geschleudert und gelangt in; einen! der in den beschriebenen Ausführungen. angegebenen, z. B. spiralförmig g bildeten Räume.
Das Ausschleudern des Staub-Luft-Gemisches kann auch in tangentialer Richtung geschehen, wie es aus Fig. 10 zu ersehen ist. Aus dem zylindrischen Gehäuse 6 tritt das Staub-Luft-Gemisch durch den Schlitz 11 in tangentialer Richtung aus. Diese Anordnung bietet den besonderen Vorteil, daß die relativ hohe Geschwindigkeit des ausgeschleuderten Staubes dazu ausgenutzt werden kann, in einem anschließend angeordneten Diffusor noch einen Überdruck zu erzeugen. Dieser Überdruck bzw. der Unterdruck im Gehäuse gegenüber dem Druck in dem Raum, in den der Staub durch die erfindungsgemäße Pumpe gefördert werden soll, kann noch vergrößert werden wenn durch eine Düse I2 Luft zugeführt wird, die zur Staubförderung erforderlich ist und in möglichst geradlin;igerRüclcverlängerung des Austritts 11 angeordnet ist, so daß zwischen dem Schlitz 11 und der Düse 12 eine einseitig offene Strahlpumpe entsteht, in die der Staub unter voller Verwertung seiner hohen Geschwindigkeit eingeschleust wird. Der. Austritt 10 ist bei 13 diffusorartig erweitert.
Der Widerstand des Läufers wird durch Anbringung einer rotationssymmetrischen Verkleidung merklich verringert, aus der der Austritt des Schleuderkanals nicht herauszuragen braucht.
Die Erfindung weist gegenüber dem Bekannten hauptsächlich folgende Vorteile auf: 1. Bisher nicht überwindbare Überdrücke werden durch die Pumpe beherrscht; 2. der Leiustungsaufwand ist erheblich geringer als bei Schneckenpumpen; 3. grobkörniges Material kann mit der Pumpe gefördert werden; 4. durch Einbau der Förderschnecke in die hohle Welle und durch Änderung der Drehzahl von Läufer und Förderschnecke kann' die Fördermenge leicht reguliert werden; 5. durch Vereinigung mit Gebläseschaufeln liefert die Pumpe ein leicht lenkbares Staub-Luft-Gemisch; 6. die Pumpe bietet vollkommenen Schutz gegen das Zurückschlagen der Druckluft.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Pumpe zum Fördern von staubförmigem Material, insbesondere von Kohlenstaub, vorzugsweise in unter Druck stehende Räume, bei der die Eintrittsseite des Läufers gegenüber der feststehenden Zuleitung abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das staubförmige Material ohne Zusatz von Förderluft oder -gas aus einem oder mehreren mit düsenartig verengten Austrittsössnungen versehenen rotierenden Kanälen verdichtet ausgeschleudert wird, so daß die bei diesem Ausschleudern auftretenden Zentrifugalkräfte vorhandenen Gegendruck überwinden.
2.. Pumpe nach. Anspruch I, dadurch gekennL zeichnet, daß das staubförmige Material durch eine Hohlwelle zu den Schleuderkanälen geführt wird, die radial oder schräg gegenüber der Drehachse des Läufers geordnet sind
3. Pumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hohlwelle eine Förderschnecke angebracht ist, die mit gleicher oder kleinerer Drehzahl als der Läufer rotiert.
4. Pumpe nach den Ansprüchen. I bis 3, dladurch gekennzeichnet, daß die in der Hohlwelle sitzende Förderschnecke durch ein Rohr von außen angetrieben wird.
5. Pumpe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer durch eine in der äußeren Welle für die Förderschnecke liegende innere Welle angetrieben wird.
6. Pumpe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das aus den Schleuderkanälen austretende staubförmige Material beim Austritt aus diesen mit Gas oder Luft vermischt wird, das aus dem Druckraum angesaugt wird, so daß dadurch eine geordnete Weiterleitung des staubförmigen Materials ermöglicht wird.
7. Pumpe nach den Ansprüchen I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den rotierenden Kanälen Gebläse schaufeln angebracht sind, die durch in einer im Druckraum befindlichen Zwischenwand angebrachte zentrale Öffnungen Gas aus dem Druckraum ansaugen und unmittelbar zu den Öffnungen der Schleuderkanäle führen.
8. Pumpe nach den Ansprüchen I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleuderkanäle durch sich automatisch schließende Ventile z. B.

Lippenventile oder durch federbelastete, eventuell ausgeglichene Plattenventile geschlossen werden.
9. Pumpe nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleuderkanäle schräg gegen die Drehachse verlaufen.
10. Pumpe nach den Ansprüchen I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Hohlwelle und Schleuderkanal ein Zwischenraum eingeschaltet wird, der sich nur an den Außenwänden mit staubförmigem Material füllt, das wie ein Ring oder Gürtel einen gasgefüllten Raum umschließt während durch die Hohlwelle ein Rohr zur Ableitung der Leckluft nach außen hindurchgeführt wird.
II. Pumpe nach den Ansprüchen I bis Io, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle gegen den zwischen sie und den Schleuderkanal eingeschalteten Zwischenraum durch ein Rückschlagventil gesichert ist.
12. Pumpe nach den Ansprüchen I bis II) dadurch gekennzeichnet, daß sich auf der Innenseite der Außenwände des Zwischenraums Rippen zur Staubmitnahme befinden.
13. Pumpe nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Hohlwelle und den Schleuderkanälen eingeschaltete Zwischenraum konisch, und zwar zum Schleuderkanal hin zunehmend ausgebildet ist.
14. Pumpe nach den Ansprüchen I bis I3, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Hohlwelle und Schleuderkanäle eingeschaltete Zwischenraum die Gestalt eines Spiralgehäuses erhält, an dessen Austritt sich der Schleuderkanal befindet.
15. Pumpe nach den Ansprüchen I bis I4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Zwischenraum ein schneckenförmig nach außen gehendes, mehrfach gewundenes Rohr angebracht ist, an dessen Ende sich der Schleuderkanal befindet, während der Schleuderkanal gleichzeitig durch eine getrennte Leitung Verbindung mit einem völlig abgeschlossenen Teil des Zwischenraumes hat, wo eine hohle Welle endet, die mit einem einstellbaren D rosselorgan versehen ist.
16. Pumpe nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt des Schleuderkanals sich im engsten Querschnitt einer mitrotierenden Venturidüse befindet.
17. Pumpe nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Venturidüse durch einen mitrotierenden, bis zum Wellenmittel reichenden Kanal ihr Fördergas erhält.
I8. Pumpe nach den Ansprüchen I bis I7, dadurch gekennzeichnet, daß eine senkrecht stehende Antriebswelle Verwendung findet, die mit einem Lauf rad verbunden ist.
19. Pumpe nach den Ansprüchen I bist' I8, dadurch gekennzeichnet, daß das Material durch eine Rutsche oder eine andere geeignete Leitung frei auf das Laufrad fällt.
20. Pumpe nach den Ansprüchen 1 bis I9, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern des Laufrades an der in das Laufrad eingreifenden senkrecht stehenden Welle eine Scheidewand, z. B. ein Teller, angebracht ist, auf die der Staub auffällt und die mit Schaufeln versehen ist, die den auffallenden Staub unmittelbar nach außen schleudern.
21. Pumpe nach den Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse zylindrisch ausgebildet ist und das Staub-Luit-Gemisch tangential aus diesem Gehäuse austritt.
22. Pumpe nach den Ansprüchen I bis 2I, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt aus dem zylindrischen Gehäuse des Anspruchs 21 diffusorartig erweitert ist.
23. Pumpe nach den Ansprüchen 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß möglichst in geradliniger Rückverlängerung des Austritts der Ansprüche 21 und 22 eine Eintrittsdüse für der Pumpe zuzusetzende Förderluft angeordnet ist.
24. Pumpe nach den Ansprüchen 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Läufer durch eine rotationssymmetrische Verkleidung eingeschlossen wird.

Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 644 696, 726 580.