JPH0248334A - 液体圧力によりばら材料を輸送する方法及び装置 - Google Patents

液体圧力によりばら材料を輸送する方法及び装置

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JPH0248334A
JPH0248334A JP1158131A JP15813189A JPH0248334A JP H0248334 A JPH0248334 A JP H0248334A JP 1158131 A JP1158131 A JP 1158131A JP 15813189 A JP15813189 A JP 15813189A JP H0248334 A JPH0248334 A JP H0248334A
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オルガ アレクサンドロヴナ ルコニナ
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    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65GTRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G53/00Conveying materials in bulk through troughs, pipes or tubes by floating the materials or by flow of gas, liquid or foam
    • B65G53/30Conveying materials in bulk through pipes or tubes by liquid pressure

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Air Transport Of Granular Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、液体圧力により材料を輸送する技術に関し、
特に、ばら材料を液体圧力により輸送する方法及び装置
に関する。
本発明は、鉱業、建設業、冶金業、農業等の分野で、ば
ら材料を液体圧力により長距離輸送するのに都合良く使
用することができる。
液体圧力でばら材料を輸送する本発明は、特に、選鉱を
行うときの鉱物質原料の取扱い、切羽作業、露天採鉱及
び地下採鉱、火力発電所での石炭粉の取扱い、選鉱滓の
貯鉱所への輸送、ごみの輸送、及び水中土木工事等に使
用するのに適している。
(従来の技術) 液体圧力によるばら材料の輸送方法及び装置の使用は、
輸送すべき粒子が加圧装置の運動部品及びダクト部品に
接触してこれらの部品を摩耗してしまうという主問題を
解決することを意図するものである。低圧スラリポンプ
に代えて非常に強力なウォータポンプを使用すれば、高
濃度スラリの輸送が可能になる。
スラリポンプを使用してばら材料を輸送する従来の方法
では、スラリの濃度は最高15%が限度であった。長距
離輸送を行う場合には、一般に、中間ポンプステーショ
ンを設けることが必要である。この中間ポンプステーシ
ョンは、液体圧力で材料を輸送する一群の装置からなる
単一のステーションと首尾良く置換することができ、高
濃度のスラリをパイプラインを通して供給する単一又は
複数のウォータポンプを備えたパイプラインを交互に作
動して、全輸送能力を向上させるようになっている。
一般に、液体圧力でばら材料を輸送する方法及び装置に
は、経済的な有効性及び信頼性に影響を与える特定の作
動特性により定まる多くの条件が賦課される。
先ず初めに、液体圧力により輸送する方法の信頼性は、
詰まりを生じさせない排出モードでこの方法を実施する
装置の作動により定められる。液体圧力によりばら材料
を輸送する装置の経済的有効性は、パイプラインにより
圧送(ボンピング)すべく準備されたスラリの濃度が小
さいこと、輸送中に濃度の変動が無いこと、装置のチャ
ンバ内での損失水頭が最小であること、品質、グレード
、物質組成が均一なスラリを準備できかつ液体圧力によ
り輸送できること等に基づいている。スラリの濃度は、
液体圧力によりばら材料を輸送する場合の比エネルギ消
費率に正比例することに注目すべきである。また、比エ
ネルギ消費率は、ポンプによりチャンバ内に発生される
損失水頭により定まり、該損失水頭は、スラリを準備し
かつ排出する方法、及び加圧流体を供給するパイプ及び
ばら材料を排出するパイプの位置により決定される。
液体圧力によりばら材料を輸送する方法として現在利用
できるものには3つの形式、すなわち、ばら材料を下向
き流により排出する形式、上向き流により排出する形式
、及び水平流により排出する形式がある。これらの中、
最も信頼性が低いのは、ばら材料を下向き流により排出
する形式であり、この形式は、ばら材料を排出するパイ
プが頻繁に詰まってしまうこと、及びチャンバ内での固
形成分と液体成分との混合効率が低いこと等の欠点があ
る。ばら材料を水平流により排出する形式にも、排出パ
イプを頻繁に詰まらせてしまうという問題があり、従っ
てバイパスパイプを設ける必要があるが、これにより、
準備されかつ輸送されるスラリの濃度に不利な影響が及
ぶことになる。
パイプを詰まらせることがないという観点がらすれば、
ばら材料を上向き流により排出する形式の信頼性が最も
高い。
しかしながら、上記いずれの方法(形式)にも、作動中
の排出サイクルの終時に、スラリの濃度が連続的に減少
してしまうという問題がある。
また、排出サイクルにおいて、品質及び組成が異なるば
ら材料がチャンバに供給される場合には、材料を均質化
することな(、非均−な品質をもつ材料の排出が行われ
、このため、マテリアルハンドリングシステムの全体的
作動の安定性が損なわれる。
液体圧力によりばら材料を輸送する公知の方法として、
例えばソ連国発明者証第391974号に開示されたも
のがある。この方法は、チャンバにばら材料を充満させ
、次に、チャンバの頂部及び下部(又は底部)からバイ
パスパイプを通して加圧液体を同時に供給して、液体と
スラリの固形成分を混合し、チャンバから上向きに傾斜
したスラリ流路にばら材料を排出してスラリを輸送する
ように構成されている。この方法では、排出されるスラ
リの濃度は、チャンバの底部に供給される加圧液体の量
を増減することにより制御されるようになっている。
液体圧力により材料を輸送する上記方法を実施する装置
も上記ソ連国発明者証第391974号に開示されてい
る。この装置は垂直方向に延在するチャンバを有してお
り、該チャンバの頂部には装填ゲートが設けられている
また、チャンバの底部には、チャンバ内に配置された孔
あきパイプに連通している液体吸引パイプと、加圧液体
を供給するパイプとが設けられており、この加圧液体供
給パイプは、バイパスパイプを介して、チャンバの頂部
に設けられた液体ドレンパイプに連結されている。
チャンバの底部には、ばら材料を排出するパイプが設け
られており、該パイプの端部はチャンバの底部の上方に
配置されている。上記ドレンパイプ及び排出パイプは長
手方向に延在する部分を存しており、該部分は互いに対
向しておりかつスライドゲートにより閉鎖されるように
なっている。
排出パイプが傾斜位置に配置されているため、特に、ス
ライドゲートを閉鎖して運転する場合に、詰まりを無く
すことができない。スラリの濃度を一定に維持すべく制
御することは可能であるが、高沼度値を達成することは
不可能である。これは、パイプの長手方向に延在する部
分を、排出サイクルの初期において最大限に開放してお
かなくてはならず、かつポートが互いに対向するように
配置される場合に、液体の一部がばら材料を捕捉するこ
となくして排出パイプに流出してしまうからである。ポ
ートが閉鎖される、サイクルの終時において、チャンバ
の頂部から排出パイプに加圧液体が供給され、これによ
ってもスラリの濃度の低下が引き起こされる。
ポンプ又はスライドゲートのシフトにより、チャンバの
底部に供給される加圧液体の流れに変化が生じる。しか
しながら、ポンプにより液体の流れを制御しても、この
方法で単歯されるスラリの濃度には変化が生じない。
濃度の変化は、ポートに対するスライドゲートの位置を
変えることにより生じさせることができる。しかしなが
ら、このことは非常に困難である。
なぜならば、加圧液体の供給方向に対して垂直にスライ
ドゲートを作動させると、比較的大きな動荷重が生じ、
これにより付加的なエネルギ消費を伴うからである。
上記方法において、チャンバの側方部から上方に傾斜す
る流路を通してスラリを排出すると、ばら材料のグレー
ド及び物質組成に関してばら材料を均質化することはで
きない。
装置にバイパスパイプを設け、水平な液体供給パイプ及
び傾斜した液体ドレンパイプを交互に通して加圧液体を
供給すると、この方法を実施するときに、チャンバ内に
大きな損失水頭を生じさせ、このため、この方法の輸送
距離及び全エネルギ条件に悪影舌をもたらしている。
液体圧力によりばら材料を輸送する方法として、更に、
西ドイツ国公開特許第3144067号に開示のもの力
jある。この方法は、チャンバにばら材料を充満させ、
次に、バイパスパイプを通してチャンバの頂部に、かつ
加圧液体供給パイプを通してチャンバの下部(又は底部
)に加圧液体を同時に供給して、液体を、排出パイプの
入口ポートに向けて螺旋ガイド部材に沿って移動させ、
これにより、液体とスラリの固形成分を混合し、チャン
バからばら材料を排出して液体圧力によりばら材料を輸
送するように構成されている。
また、液体圧力によりばら材料を輸送する別の公知の装
置として、截頭円錐状の底部を備えたチャンバを有する
ものがある。このチャンバは、ばら材料の装填用のゲー
トが設けられたパイプを有しており、チャンバの頂部に
はバイパスパイプの上端部が固定されておりかつ該バイ
パスパイプの下端部は加圧液体供給用のパイプに連結さ
れている。液体供給パイプが、次のような方法、すなわ
ち、チャンバの壁とチャンバの底部の中央に取り付けら
れた直立金属ロッドとの間に液体供給パイプの出口ポー
トが配置されるようにして、チャンバの底部に固定され
ている。また、チャンバには、ばら材料排出用のパイプ
が設けられており、このパイプは、チャンバの底部にお
いて、加圧液体供給用のパイプの下で該パイプに対向し
て水平に延在している。
またこの装置は、ばら材料を流しかつ排出するガイドプ
レートを有している。このガイドプレートは、チャンバ
底部の円錐面に沿って直立ロッドの周囲に延在しており
、ガイドプレートの上部は加圧液体供給用パイプの出口
ポートの下でチャンバの壁に取り付けられており、ガイ
ドプレートの下部は、水平な流れをなしてばら材料を排
出するパイプの人口ポートの上方に取り付けられている
チャンバの壁には、加圧液体供給用パイプの出口ポート
の上方において保護パフフルプレートが設けられていて
、ばら材料の装填中に出口ポートが詰まることを防止し
ている。
水平な流れをなして排出を行うこの装置では、保護バッ
フルプレートが設けられていても、排出パイプの人口ポ
ートの詰まりを防止することができない。ガイドプレー
ト及びチャンバの円錐状底部が、排出パイプの入口ポー
トの位置までばら材料で充填されているとき、サイクル
の初期及びサイクル中に突然停止した後に装置を始動さ
せる場合に特別な困難性が生じる。
上記方法において、液体と固形成分との混合は相の境界
部(phase boundary) 、すなわち、輸
送すべきばら材料と、ロッドの周囲において排出パイプ
の入口ポートに向かってチャンバの底部内で螺旋状に移
動する高速液体の始動部分の上方境界との間で行われる
。輸送されるスラリの濃度変化は、チャンバの頂部及び
バイパスパイプからの浸出(seepage)により付
加的な加圧液体が界面に供給されるときにのみ、排出サ
イクルの終時に生じる。
しかしながら、ばら材料を液体圧力により長距離輸送す
るとき、高圧で非常に高速の流れがチャ7バを通り、こ
のため、準備されかつ輸送されるスラリの濃度が低下さ
れる。従って、液体圧力により輸送する上記方法によれ
ば、スラリの濃度を高くできるか、或いは低濃度で長距
離輸送することが可能になる。
ばら材料を並行流中で流すようにすると、サイクル中に
チャンバから排出されるばら材料を均質化することが不
可能になり、このため、ばら材料は、チャンバ内に装填
されるのと同じオーダで輸送パイプライン内に供給され
る。
流れ方向を変えるためのバイパスパイプ、バッフルプレ
ート及びガイドプレートを設けると、チャンバ内に大き
な損失水頭が生じ、これにより、所与の輸送距離につい
て、ポンプ駆動入力の増大及び液体速度の増大を招き、
準備されかつ輸送されるスラリの濃度に不利な影響が及
ぼされる。チャンバ底部の狭い表面上の螺旋通路及びロ
ッドの回りでの2相(液体とばら材料)の流れの運動に
より大きな付加的な抵抗が生じ、これにより、スラリの
濃度及び全エネルギ消費量に悪影響が及ぼされる。
液体圧力によりばら材料を輸送する他の公知の方法とし
て、例えばソ連国発明者証第1168496号に開示さ
れたものがある。この方法は、先ず、チャンバ内にばら
材料を充満させ、次いで、下向きの環状流になるように
加圧液体を供給して、この環状流の内側を通る上向き流
中にチャンバからばら材料を排出し、液体圧力により輸
送するようになっている。
上記ソ連国発明者証第1168496号には、液体圧力
によりばら材料を輸送する装置も開示されており、該装
置は、ばら材料を装填するパイプを備えたチャンバと、
直立する液体ドレンパイプと、加圧液体供給用パイプと
、該パイプの内側で該パイプと同心状に配置されていて
、上向き流中にばら材料を排出するパイプとを有してい
る。
チャンバ内への加圧液体の供給方向とは逆方向の上向き
流中にばら材料を排出することにより、加圧ユニットが
突然停止したときに、詰まりを生じさせることなくこの
方法を実施することが可能になる。
ばら材料が装填されたチャンバ(該チャンバには、ばら
材料が重力により連続的に供給される)の底部から立ち
上がっている厳密に垂直な流れの中にばら材料を排出さ
せることにより、従来の前述の方法に比べ、準備されか
つ輸送されるスラリの濃度を増大することが可能になる
。しかしながら、ばら材料を単に流動化しかつその結果
得られたスラリをゲージ圧力下で圧送することにより固
形成分と液体成分とを混合しても、濃度変化を防止する
ことはできない。なぜならば、非均−なばら材料がチャ
ンバの底部に供給されるからである。
また、輸送されるスラリの濃度は、全排出サイクルを通
じて変化する。すなわち、スラリの濃度は、始動時に最
大値を示し、サイクルの中間時点では最大値以下に低下
し、サイクルの終時には殆ど変化しないがゼロになるま
で徐々に低下する。
下向き流をなす加圧液体用パイプ及びばら材料排出用パ
イプをこのように配置することにより、材料排出用パイ
プの入口ポートの周囲の領域にばら材料を均一に供給す
ることが可能になり、排出中にばら材料を均質化するこ
とができる。
材料の上記流動化は、実質的にチャンバの全空間に亘っ
て生じ、このため、特別な付加的エネルギの消費を伴う
材料の損失水頭が生じる。
また、この方法において、ばら材料排出用パイプへのス
ラリの圧送は、加圧液体の供給方向とは逆の方向に行わ
れ、これによっても特別大きなエネルギ消費が生じるこ
とは不可避である。
(発明が解決しようとする課題) 本発明の課題は、液体供給パイプによりチャンバに液体
を供給し、ばら材料排出パイプによりばら材料を排出す
るように構成された、液体圧力によりばら材料を輸送す
る方法及び装置であって、上記液体供給パイプの出口ポ
ートとばら材料排出パイプの入口ポートとを相対的に位
置決めすることにより、固形成分と液体成分との混合が
、ばら材料排出パイプの入口ポートに隣接した領域にお
いて行われるように構成された液体圧力によりばら材料
を輸送する方法及び装置を提供することにある。
本発明の上記課題は、次のような構成の本発明の方法、
すなわち、チャンバにばら材料を装填してチャンバを充
満し、次いで下向き環状流の形態をなして加圧下で液体
を供給し、ばら材料を、前記下向き環状流の内側を通る
上向き流をなしてチャンバから排出して液体圧力により
輸送する方法において、加圧下で供給される液体の再循
環流の領域を前記チャンバ内に形成して、速度の軸線方
向成分に対する回転方向の、少なくとも0.4に等しい
比により決定される度合まで前記下向き環状流を旋回さ
せ、前記ばら材料を前記再循環流の領域内に排出するこ
とを特徴とする液体圧力によりばら材料を輸送する方法
により解決される。
上記本発明の方法においては、前記チャンバに供給され
る液体の圧力を、液体の速度がレイノルズ数R=3×1
05に等しくなる値に変化させることにより、加圧下で
供給される液体の前記再循環流の領域のサイズを、前記
ばら材料の排出方向に関して垂直な方向に制御すること
が好ましい。
また、本発明の上記課題は、次のような構成の本発明の
装置、すなわち、ばら材料を装填するためのパイプと、
液体ドレンパイプと、下向き流をなして加圧下で液体を
供給する直立パイプと、該パイプに対して同心状に該パ
イプ内に配置されている、ばら材料を排出するパイプと
を備えたチャンバを有している、液体圧力によりばら材
料を輸送する装置において、前記パイプにはその周囲に
人口ポートが設けられており、該入口ポートの軸線は前
記パイプの軸線に対してオフセットしていて、前記パイ
プとパイプとの間の空間内の液体の下向き環状流に旋回
を与え、前記パイプの出口ポート側の端部において所定
の拡散角度をもつ液体の旋回下向き環状流を形成し、前
記パイプの入口ポートは、前記パイプの出口ポートと1
つの同じレベルに配置されており、このレベルは、パイ
プの出口ポートから下方に、次式で求められる値り。
すなわち、 ここで、Qは、加圧下で供給される液体の流量、 ■は、液体を加圧下で下向き流と して供給しかっばら材料を上向き流として排出すべく、
両パイプの間の空間内に供給される液体の旋回下向き環
状流の速度、 ρ1は、加圧下で供給される液体 の密度、 ρ、は、ばら材料の密度、 αは、液体の旋回下向き環状流の 拡散角度、 gは、重力の加速度である。
を超えない任意の距離にあり、かつ、パイプの出口ポー
トから上方に、次式で求められる値hz、すなわち、 R +5 +1) n 2β ここで、Rは、ばら材料を上向き流として排出するため
のパイプの半径、 βは、両パイプの間の間隔である。
を超えない任意の距離にあることを特徴とする液体圧力
によりばら材料を輸送する装置により解決される。
本発明の上記装置には、前記パイプのいずれか一方の端
部に、液体の前記旋回下向き環状流の拡散角度を増大さ
せる手段が設けることが好ましい。
また、液体の旋回下向き環状流の拡散角It ラミl大
させる前記手段は、ディフューザの形a ニti 成す
るのが好ましい。
更に、液体の旋回下向き環状流の拡散角度を増大させる
前記手段を、前記パイプの入口ポート側の端部に設けら
れたリングで構成するのが好ましい。
また、本発明の装置には、液体の下向き環状流に付加的
な旋回を生じさせる手段を前記両パイプの間の空間内に
設けることが好ましい。
また、液体の下向き環状流に付加的な旋回を生じさせる
前記手段を、前記パイプの内面に形成された螺旋溝で構
成するのが好ましい。
更に、液体の下向き環状流に付加的な旋回を生じさせる
前記手段は、前記パイプの何れか一方に固定されたガイ
ドベーンで構成するのが好ましい。
また、本発明の上記装置には、前記パイプの出口ポート
と前記パイプの入口ポートとの相対位置を変える機構を
設け、該機構を、前記パイプのいずれか一方に連結して
お(ことが好ましい。
液体圧力によりばら材料を輸送する本発明の方法によれ
ば、上向き流及び装置のチャンバ内に加圧下で対向流を
なして液体を供給する領域に詰まりを生じさせることな
く、信顛性を以て固形材料の排出を実行することができ
る。
本発明の方法によれば、準備されかつ輸送されるスラリ
の濃度を従来の2〜3倍に増大させることができる。こ
れは、第1に、強い乱流であるという特徴及び液体成分
と固形成分とを強く混合できるという特徴を有する下向
き環状流に旋回を与えることにより形成される液体の再
循環流領域内で、液体成分と固形成分とが混合されると
いう事実により可能になる。チャンバ内に液体の再循環
流領域を形成すると、加圧下で供給される液体の流れの
中央部に低速度領域が創成され、ばら材料がこの低速度
領域で排出されると、加圧下で供給される液体がチャン
バの全空間内に拡散することが防止され、このため、取
り扱うべき液体及びばら材料の大部分がこの領域内に流
入し、従って、液体成分と固形成分との混合が顕著に局
所化されかつ促進される。
チャンバからばら材料が排出されるときに、準備された
スラリの濃度は、−aに最大値とゼロとの間で変化する
が、この変化は徐々に生じるというよりは段階的に生じ
る。上向きの流れで排出を行う場合、この変化は、単に
ばら材料の流動化により行われる成分の混合には、混合
物の本体からの大量の流動化材料(この重量は、時には
チャンバに供給される液体の背圧より大きくなることが
ある)の規則的な分離が付随し、この材料の排出量は液
体バッチの排出に伴い変化するという事実により引き起
こされる。濃度の変動は非常に大きいというものではな
いがよく発生する。
本発明の方法によれば、再循環流の局部的な領域が存在
するため、準備されるスラリに濃度変動を生じさせるこ
となく、ばら材料の排出工程を連続的に行うことができ
る。これは、局部領域の強い乱流渦による粒子の分離を
通じて、混合物の残部からのばら材料の分離が起きるこ
とによる。
また、本発明の方法を実施する場合、再循環流の領域に
徐々にかつ連続的に流入するばら材料は、重力の作用に
より流れる。ばら材料の上にあってばら材料を変位させ
る液体層の流体圧力により、サイクルの柊時に濃度の低
下が生じる全サイクルを通じて、準備されるスラリの濃
度を成る程度−定に維持することができる。
また、本発明の方法によれば、付加的なエネルギ消費を
伴うことなくして、準備されるスラリの濃度を増大でき
るだけでなく、他の条件が同一であるとして、チャンバ
からばら材料を排出させるのに要する動力を小さくする
こともできる。ばら材料の排出は低速度領域内において
、再循環流領域からの背圧により行われるため、作用す
る流体抵抗を低下でき、従って、液体圧力により輸送で
きる距離を増大することができる。
本発明の方法によれば、排出が行われかつ局部領域にお
いて強い乱流渦による固形成分と液体成分との強い混合
を行うことができる再循環流領域が設けられること、及
び混合物の残部からばら材料の渦により均一な分離が行
われることから、スラリの準備及び排出中に、ばら材料
を高度に均質化することができる。
ばら材料の排出方向に対して垂直方向をなしてチャンバ
に供給される液体の圧力を変えることにより、再循環流
領域のサイズすなわち大きさを制御すると、排出されか
つ輸送されるスラリの濃度を、サイクルの柊時に至るま
で一定に維持することができる。
チャンバを通って流れる液体の旋回下向き環状流は、一
般に、速度の軸線方向成分に対する回転方向成分の最初
の比(この比は、再循環流の領域の境界部において少な
くとも0.4にすべきである)に成る程度の変化を受け
る。供給される液体の圧力が増大すると、この比が変化
する。すなわち、旋回下向き環状流の拡散角度の増大に
より、再循環流領域の幅及び再循環領域とばら材料との
接触面積が増大する。従って、強い乱流をなす再循環流
にばら材料を捕捉させる工程が強化され、輸送すべきス
ラリの濃度を増大させることができる。
チャンバに供給される液体の初期圧力は、ばら材料を所
望の距離に輸送する排出が行えるように、充分高い圧力
に設定される。圧力の増大に伴う、速度の軸線方向成分
に対する回転方向成分の比の増加は、チャンバ内の液体
の旋回下向き環状流の安定した自己模擬モード(sel
f−simulating mode)がえられるとい
う特徴をもつ成る限界まで生じる。
この限界は、チャンバに供給される液体の流速に相当し
、レイノルズ数R=3X105に一致する。
自己模擬モードが確立されると、液体圧力を変化させる
ことによる濃度制御の可能性が制限されるため、本発明
の装置では、ばら材料を排出するパイプの入口ポートと
、加圧下で液体を供給するパイプの出口ポートとの相対
位置を変化させることにより、再循環流領域の境界部内
の下向き流において、濃度を広範囲に亘って変化できる
ようになっている。
また、本発明の装置の特徴は、下向き流をなして加圧下
で液体を供給するパイプと、上向き流をなしてばら材料
を排出するパイプとの間の空間に、液体を接線方向又は
翼弦方向(chordal)に供給するという簡単な構
造により、準備されかつ輸送されるスラリの濃度を増大
できるようにしたことにある。
上向き流をなしてばら材料を排出するパイプを、再循環
流領域の中央部に配置することに占り、供給される液体
の速度を低下させ、かつ上記パイプの上流側でチャンバ
内に排出されているスラリの上向き流に旋回を与えるこ
とができ、このため、排出中の損失水頭の減少及び全エ
ネルギ消費量の低下に貢献することができる。
(実施例) 以下、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。
液体圧力によりばら材料を輸送する本発明の方法によれ
ば、先ず、チャンバ1 (第1図)にばら材料2を充填
して、チャンバ1を充満させる。次いで、チャンバ1に
は、下向きの環状流3の形態をなす加圧液体が供給され
、これにより、液体の下向き環状流3の中を通る上向き
流4の中にばら材料2が排出され、その結果生じるスラ
リか液体圧力により輸送されるようになっている。
輸送すべきスラリの濃度を増大させるためには、固形成
分と液体成分との混合及びスラリの排出に要する動力を
小さ(し、排出中のばら材料の均質化を向上させるため
には、加圧下で供給される液体の再循環流の領域5をチ
ャンバ1内に形成する。
この目的のため、速度の軸線方向成分に対する回転方向
成分の比(少なくとも0.4に等しい)により決定され
る程度まで、下向きの環状流3が旋回され、加圧下で供
給される液体の再循環流の領域5内にばら材料2が排出
される。
サイクルの終時に濃度が低下することを防止すべく、準
備されかつ輸送されるスラリの濃度を確実に制御できる
ようにするため、加圧下で供給される液体の再循環流の
領域5のサイズが、ばら材料の排出方向に対して垂直な
方向に制御される。
また、この目的のため、チャンバ1に供給される液体の
圧力が、最初の値から、チャンバlに供給される液体の
速度がレイノルズ数Rt+=3×105に等しくなる値
まで変化される。
液体圧力によりばら材料を輸送する本発明の装置 はチ
ャンバ1 (第2図)を有しており、該チャンバ1は任
意の所望の形状にすることができ・例えば球形、円筒形
、ドーナツ形(toroidal)等の形状にすること
ができる。本発明を実施するチャンバの形状として最も
有効なものの1つは、垂直な円筒状の周壁部をもつドー
ナツ形の形状である。
チャンバ1の頂部にばばら材料装填用バイブロが設けら
れている。該バイブロは、スラリの形態をなすばら材料
を装填するための装填パイプラインの形態に構成するこ
とができるし、或いはゲートを備えた装填ホッパの形態
に構成して、乾燥ばら材料をチャンバ1に供給できるよ
うにしてもよい。
また、チャンバ1には液体ドレンパイプ7が設けられて
いて、装填作業中に増量したプロセスウォータを排出で
きるようになっている。この実施例においては、バイブ
ロ、7は一体化されていて、装填ユニット8を形成して
いる。これにより、チャンバ1の構造的強度を高め、輸
送距離を増大でき、かつ装填作業中のばら材料の損失を
最小限にすることができる。チャンバ1の外側の、パイ
プ7の端部には、シール部材9が設けられており、この
シール部材9には、ばら材料装填用バイブロが挿通され
ている。チャンバ1は、同心状に配置された2本の直立
パイプ11.12からなる排出ユニット10を有してい
る。パイプ11は、液体を下向きの流れとして加圧下で
供給するためのものであり、パイプ12は、ばら材料を
上向きの流れとして排出するためのものである。チャン
バ1が、円筒状の周壁部を備えたドーナツ状をなしてい
る場合には、排出ユニット10は、チャンバ1の底部及
び頂部の両方に設けることができ、この場合、排出ユニ
ット10は、ドーナツ状の対称軸線の上部において、内
外の周壁部の間に配置することができる。チャンバ1の
外側の、パイプ11の端部にはシール部材13が設けら
れており、該シール部材13には、パイプ12が挿通さ
れている。パイプ11の入口ポート14(第3図)が、
チャンバ1の外側でシール部材13(第2図)の下にお
いて、パイプ11の周囲に設けられている。
パイプ11の出口における液体の速度の軸線方向成分に
対する回転方向成分の比(この比は少なくとも0.4に
等しく、旋回する液体の下向き環状流3の拡散角度α(
第1図)を決定する)に基づいて定められる程度に、パ
イプ11とパイプ12との間の空間内で液体の下向き環
状流3の旋回が確実に生じるようにするため、入口ポー
ト14の軸線0は、パイプ12の軸線0′に関してオフ
セットしている。このため、加圧された液体が、パイプ
11とパイプ12との間の空間内に接線方向又は翼弦方
向に流入して、速度の軸線方向成分に対する回転方向成
分の成る比を生じさせることが可能になる。
かような構成の排出ユニッ)10において、両バイブ1
1.12の、チャンバ1の内部に延入する部分の長さは
異なっている。準備されかつ輸送されるスラリの濃度を
増大し、かつ加圧下で供給される液体の再循環流の領域
5内でばら材料の排出が行われるようにするため、ばら
材料を上向き流中に排出するためのパイプ12の入口ポ
ート14(第3図)は、下向き流をなして加圧流体を供
給するパイプ11の出口ポート(第2図)と1つの同じ
レベル(at one and the sa+ae 
1evel)に配置されている。このレベルは、パイプ
11の出口ポートから下方に、次式(1)で求められる
値り、を超えない任意の距離にあり、かつ、パイプ11
の出口ポートから上方に、次式(2)で求められる値h
2を超えない任意の距離にある。
ここで、Qは、加圧下で供給される液体の流量、■は、
液体を加圧下で下向き流として 供給しかっばら材料を上向き流として排出すべく、両パ
イプ11.12の間の空間内に供給される液体の旋回下
向き環状流3の速度、 ρ8は、加圧下で供給される液体の密 度、 ρ、は、ばら材料2の密度、 αは、液体の旋回下向き環状流3の拡 散角度、 gは、重力の加速度、 である。
R +5 +1) − n ここで、Rは、ばら材料を上向き流として排出するため
のパイプ12の半径、 lは、両パイプ11.12の間の間隔、である。
距離り、の値は、パイプ12の入口ポートを再循環流の
領域5内に配置する条件、制約水中ジェット(cons
trained submerged jet)の作用
の特性、及び領域5の曲率半径により定められる。また
、距離h2は、加圧下で供給される液体のあらゆる流れ
が、ばら材料を捕捉することなくしてパイプ12の入口
ポートに流入する、チャンバ1内の水中ジェットの自由
境界の位置を決定する。
準備されかつ輸送されるスラリの濃度を付加的に増大さ
せるため、本発明の装置には、パイプ11.12のいず
れか一方の端部において、液体の旋回下向き環状流3の
拡散角度αを増大させる手段が設けられている。第4図
の実施例においては、この手段は、液体供給パイプ11
の端部に設けられたディフューザ15で構成されている
。第5図の実施例においては、ばら材料を排出するパイ
プ12の端部にディフューザ15が設けられている。
ディフューザ15の寸法及び角度は、チャンバl中の液
体の旋回下向き環状流3の所望の拡散角度αにより決定
される。
第6図の実施例においては、前記手段は、パイプ12の
端部に設けられたリング16により構成されている。
このリング16は、パイプ12に隣接したところを通る
旋回下向き環状流3の付加的部分を偏向させることがで
きるように、かつチャンバ1内での旋回流3の拡散角度
αを増大できるように設計されている。
ディフューザ15(第4図及び第5図)及びリング16
 (第6図)の両方を使用すると、チャンバ1内の液体
の再循環流の領域及びばら材料と領域5内の強い乱流渦
(highly−turbulent vortice
s)との間の接触領域を拡大することができ、従って、
準備されかつ輸送されるスラリの濃度を増大させること
ができる。
準備されかつ輸送されるスラリの濃度を増大させかつパ
イプ11の出口における速度の軸線方向成分に対する回
転方向成分の比を所望の値にするため、パイプ12の軸
線0′に対してポート14の軸線Oをオフセットしても
、上記のような増大を達成することはできないため、両
パイプ11.12の間の空間内には液体の下向き環状流
に旋回を付加する手段が設けられている。第7図及び第
8図の実施例においては、この手段は、パイプ11の内
面にピッチbで形成された螺旋溝17.17′で構成さ
れている。螺旋溝17(第7図)は、出口ポートに向か
ってピッチbが徐々に小さくなるように、パイプ11の
全長に亘って設けられており、螺旋溝17′ (第8図
)は、パイプ11の出口ポートに隣接してパイプ11の
下部に設けられていて、一定のピッチbを有している。
この構造により、加圧下で供給される液体の速度の軸線
方向成分に対する回転方向成分の比が増大するため、準
備されかつ輸送されるスラリの濃度が増大する。
液体を付加的に旋回させると、再循環流領域5における
再循環流の乱流化をかなり増大することができ、このた
め、液体をばら材料で高度に飽和することができる。
第9図に示す実施例における液体の下向き環状流に付加
的な旋回を付与する手段は、パイプ11.12のいずれ
か一方に固定されたガイドベーン18で構成されている
。これらのベーン18は、プロペラと同様に湾曲した螺
旋面を備えている。
ベーン18の表面の湾曲角度は、先ず、該ベーン18を
備えたパイプ11と12との間の空間に発生する付加的
な流体抵抗の値を決定し、かつ成る程度までは、速度の
軸線方向成分に対する回転方向成分の比の変化を決定す
る。
ガイドベーン18の螺旋面の湾曲角度は、両バイブ11
.12の間の空間内の付加的な流体抵抗を最小にする条
件に従って決定される。この実施例においては、湾曲角
度は8〜15°の範囲内にある。ガイドベーン18の幅
は、両パイプ11.12の間の間隔にほぼ等しい。最大
旋回効果を達成しかつパイプ11 (第9図)の出口に
おける液体の旋回下向き環状流3の拡散角度αを増大さ
せるため、ガイドベーン18は、パイプの軸線に対して
角度αをなして、パイプ11の出口ポートに隣接した位
置においてパイプ11.12のいずれか一方に固定され
る。ガイドベーン18の傾斜角度は、加圧下で供給され
る液体の流れ速度の軸線方向成分に対する回転方向成分
の成る比を得る必要性に応じて決定され、この実施例に
おいてはこの角度は、取り扱うばら材料の種類に基づい
て、30〜60°の間の範囲内に選定される。
ガイドベーン18は、両パイプ11.12の間の空間の
全断面に亘って互いに等間隔をなして配置される。ベー
ン18の数は、パイプ11の出口における液体の旋回下
向き環状流の成る拡散角度を得る必要性に基づいて定め
られる。ここに説明する装置の構造に関しては、ガイド
ベーン18はパイプ11.12の軸線に対して456の
角度βで取り付けられていて、両バイブ11.12の間
の空間の活断面(live cross−sectio
n)の50%以上をカバーしており、このため、スラリ
の濃度を顕著に増大することはできない。ベーン18を
6個設けた場合に最高の結果が得られた。従って、螺旋
溝17 (第7図)及び17′ (第8図)又はガイド
ベーン18(第9図)を設けることにより、再循環流の
領域5(第1図)の大きさが増大して循環流の乱流化が
促進される。また、ばら材料と再循環流領域5における
強い乱流渦との間の接触面積の増大により、固形成分と
液体成分とが高度に混合され、このため、準備され輸送
されるスラリの濃度を増大することができる。
パイプ11 (第2図)の出口ポートとパイプ12の人
口ポートとの相対位置を変化させることにより、排出サ
イクルの柊時における、準備されかつ輸送されるスラリ
の濃度を確実に制御できるようにするため、上記出口ポ
ートと入口ポートとの相対位置を変化させる機構19 
(第10図)に、パイプ11.12のいずれか一方を連
結する。この実施例においては、機構19は広く知られ
た機構により、パイプ12に沿ってパイプ11を軸線方
向に移動できるようになっている。機構19は、前述の
限界距離り、とh2との範囲内で、パイプ11の出口ポ
ートとパイプ12の人口ポートとを相対運動させること
ができるようになっている。
両バイブ11.12の相対位置を変化させることにより
、ばら材料が、再循環流領域5内でスラリの形態をして
チャンバ1から排出される点(位置)が決定される。サ
イクルの終時において、パイプ12の入口ポートの位置
を下降して、チャンバ1内で得ることができるばら材料
の量を少なくすると、再循環流領域5がばら材料で飽和
される度合が大きくなりかつ準備されかつ輸送されるス
ラリの濃度変化が小さくなる。
第11図に示すように、バイブロ、7.11及び12は
、それぞれ、スラリ供給パイプライン20、ドレンパイ
プライン21、加圧水供給パイプライン22及び輸送ラ
イン23に連結されている。
液体圧力によりばら材料を輸送する本発明の装置は、液
体圧力によりばら材料を輸送するプラントの一部を構成
する。ばら材料輸送プラントの連続運転を可能にするた
め、プラントには1対以上の本発明の装置が設けられて
いる。各装置は、逆止弁24が組み込まれたスラリ供給
パイプライン20を介して低圧スラリポンプ25に連通
している。また、ゲート26を備えたドレンパイプライ
ン21を介して低圧スラリポンプ25のサンプピット2
7に連通していてばら材料の損失を防止するようになっ
ている。各装置は更に、ゲート28が組み込まれた加圧
水供給パイプライン22を介して高圧ウォータポンプ2
9に連通しており、かつ逆止弁30を備えた輸送パイプ
ライン23に連通している。
液体圧力によりばら材料を輸送する本発明の装置は、以
下のように作動する。先ず、低圧スラリポンプ25によ
り、スラリの形態をなすばら材料を、チャンバ1内に装
填する(チャンバ1は、液体で充満する前の前記サイク
ル中に輸送されたばら材料と入れ換える液体で充満され
ている)。ばら材料は、重力の作用によりチャンバ1内
に貯留され、チャンバ1内の液体を、ドレンパイプ7及
びドレンパイプライン21を通してサンプピット27に
押し出す。ばら材料は、装填用バイブロの出口ポートの
レベルまでチャンバ1内に装填される。装填サイクルが
終了すると、バイブロ及び7がそれぞれ逆止弁24及び
ゲート26により閉鎖され、次いで高圧ウォータポンプ
29により、液体が、加圧水供給パイプライン22及び
パイプ11のポート(第3図)を通して両バイブ11.
12の間の空間内に供給され、これにより、液体の環状
流が旋回される。両パイプ11.12の直径と両パイプ
11.12の間の間隔lとの比を、液体が接線方向又は
翼弦方向に流入できる成る値に定めることにより、パイ
プ11の出口における流れに拡散角度αを付与すること
ができ(この角度αは、速度の軸線方向成分に対する回
転方向成分の比(少なくとも0.4に等しい)により決
定される)、再循環流の領域5が形成される。パイプ1
1の出口において再循環流の領域5を設けると、チャン
バ1内の液体の旋回下向き環状流が拡がる境界部におい
て高速の流れを生じさせることができ、かつ環状流3の
中央部に低速領域すなわち対向流領域を形成し、これに
より、再循環流の領域5が実質的に局部化される。スラ
リは、該スラリを上向き流として排出するためのパイプ
11を通して、液体の再循環流の領域5の中央部分に排
出され、このため、チャンバ1の全空間に亘って入れら
れた液体を運動させることなく、大部分の液体をパイプ
11の入口ポートに供給することができる。従って、局
部化された液体の再循環流の領域5内において液体成分
と固形成分とが強く混合されるため、準備されかつ輸送
されるスラリの濃度を2〜3倍増大できる。これは、チ
ャンバ1内で得られる混合物の残部からのばら材料2の
分離及び除去が、パイプ12の入口ポートに向いている
領域5内の強い乱流渦により高速で行われるからである
ばら材料2は、その大部分が上向き流4(第1図)の中
央部に集中された状態で、旋回流の形態をなす上向き流
4中の液体圧力により輸送されることが知られている。
従って、パイプ又はパイプラインにそのような流れが形
成されると、ばら材料の排出に際し、一般的に付加的な
損失水頭が生じる。液体の再循環流の領域5の中央部内
でばら材料2を排出するときにチャンバ1内に形成され
る再循環流の領域5により、既にチャンバ1内に供給さ
れているばら材料が高度に集中しているスラリの旋回上
向き流4が形成され、該上向き流4はパイプ12の入口
ポートから直ぐ上向きに流れるが、この場合に、両バイ
ブ11.12が同心状に配置されているため、パイプ1
2内での流体抵抗を最小限にすることができる。スラリ
は、加圧下で液体が供給される方向とは反対方向に排出
されることはないが、低速領域すなわち対向流領域にお
いては、液体圧力によりばら材料を輸送するのに必要な
動力を小さくできることに注目すべきである。排出中に
、ばら材料はプリンジングすることなく徐々に下方に移
動し、かつ再循環流の領域5の強い乱流渦により強力に
混合されて均一に捕捉され、このため、本発明の方法を
実施する場合に、物質組成に関してばら材料を均質化す
ることができる。
液体成分及び固形成分が、再循環流の領域5の強い乱流
渦と強力に混合されるため、排出サイクルの殆ど全ての
期間に亘って、一定濃度をもつスラリか準備されかつ輸
送される。排出サイクルの柊時において、領域5の上方
のばら材料と液体との層の圧力が、排出サイクルの初期
の前記層の圧力より実質的に低くなると、スラリの濃度
は徐々にゼロに低下していくことに注目すべきである。
全サイクルに亘ってスラリの濃度を1つの同一レベルに
維持するため、パイプ11の出口における液体の旋回下
向き環状流3の拡散角度α及び再循環流の領域5のサイ
ズをそれぞれ変化させ、この目的のため、排出中にチャ
ンバlに供給される液体の圧力を変化させる。これによ
り、排出サイクルの柊時において、領域5のサイズが大
きくなると共に圧力が上昇し、従って、1日の柊時にお
いて、強い乱流渦とばら材料との接触面積が増大し、パ
イプ12の入口ポートに直接流入する乱流渦の速度が低
下するため、ばら材料による乱流渦の飽和度合も増大す
る。両バイブ11.12の間の空間を旋回する液体が通
るときに該空間内に生じる流体抵抗により、速度の軸線
方向成分に対する回転方向成分の、最初に設定した比に
変化が生じる。
圧力上昇時に液体の流速が増大すると、速度の軸線方向
成分に対する回転方向成分の比の変化時に両パイプ11
.12の壁の粗面化効果が低下する。
速度がポート14のレイノルズ数R=3×105に等し
いかこれより大きい場合には、前記比は、圧力が上昇し
ても不変に維持される。なぜならば、両パイプ11.1
2の間の空間内の流体抵抗が旋回流の拡散角度αにもは
や影響を及ぼすことはなく、自己模擬流れモード(se
lf−simulating fl。
w mode)が得られるからである。
スラリの濃度を付加的に増大させるため、パイプ111
2の端部には、液体の旋回環状流の拡散角度を増大する
手段が設けられている。この手段は、加圧下で液体を下
向きに供給するパイプ11の端部に設けられたディフュ
ーザ15である。
旋回環状流はディフューザ15の出口において大きな拡
散角度を有しているが、流れの旋回速度は全体として減
少している。流れの境界部と中央部との間の速度差は、
チャンバ1からのばら材料の除去速度の低下と共に低下
し、チャッ/<I内tXラリの上向き流を準備する条件
が損なわれる。従って、液体の再循環流の領域5とばら
材料との間の大きな接触面積により、液体成分と固形成
分とを弱く混合することによって、準備されるスラリの
濃度の成る程度の増加が達成される。パイプ12の入口
ポートの側の端部にディフューザ15を設けることによ
り、旋回下向き環状流3の拡散角度α及び再循環流の領
域5が拡大され、これにより、輸送すべきスラリの濃度
が増大される。パイプ12の端部にディフューザ15を
設けると、該パイプ12の入口ポートにおける速度差に
僅かな影響が及び、パイプ12の入口ポートに隣接して
排出されるばら材料の上向き流の形成に僅かな影響が及
ぼされる。
パイプ12の入口ポートの側の端部にリング16を設け
た場合には、旋回下向き流の拡散角度が変化することに
より、液体成分と固形成分との混合の強さを変化させる
ことな(、濃度の高いスラリを得ることができよう。し
かしながら、リング■6を設けることにより流体抵抗が
付加的に増大し、このため、液体圧力での輸送に要する
全体的動力条件の増大をもたらす。
スラリの濃度を増大させるには、再循環流の領域5のサ
イズを増大させると同時に、液体成分と固形成分とを強
く混合させればよいが、この目的のために、両パイプ1
1.12の間の空間内には、下向き環状流に付加的に旋
回を生じさせる手段が設けられる。例えばこの手段は、
パイプ11の内面に形成したピッチbの螺旋溝17.1
7′ (第7図及び第8図)の形態に構成することがで
きる。
螺旋溝17(第7図)は、パイプ11の出口ポートに向
かってピッチbが徐々に小さくなるようにして、パイプ
11の全長に沿って形成されており、螺旋溝17′ (
第8図)は、パイプ11の下部に一定ピフチbで形成さ
れている。螺旋溝17又は17′のいずれにするかは、
パイプ11.12の長さ寸法及び利用できる溝成形方法
により決定される。ピッチbは、旋回下向き流が両パイ
プ11.12の間の空間を通って流れるときの速度の軸
線方向成分に対する回転方向成分の比の変化の度合を決
定する。これらの溝を設けることにより、パイプ11の
出口において、大きな拡散角度αをもつ旋回流が得られ
るだけでなく、再循環流の乱流化の度合をもかなり大き
くできることに注目すべきである。また、これらの螺旋
溝を設けるごとにより、ばら材料を非常に強く混合する
ことができ、かつかなり小さな動力条件で、チャンバ内
にスラリの高濃度の上向き流を形成することが可能にな
る。
両バイブ11.12の間の空間を大きくして大量の液体
が流れるようにした場合には、両パイプ11.12のい
ずれか一方に固定したガイドベーン18によって、付加
的に旋回を生じさせる手段を構成する。付加的に旋回を
生じさせることにより、チャンバ1に供給される液体の
流れの乱流を最大限に増大させることができ、かつ液体
成分と固形成分との混合の強さを最大にすることができ
る。しかしながら、両バイブ11.12の間の空間内に
ベーン18を設けること、及び液体の下向き環状流3が
ベーン18を通って流れるときに個々の流れに分流され
ることは、液体がチャンバ1内に流入するときに付加的
な流体抵抗を発生させ、このため、液体圧力によりばら
材料を輸送する方法の実施に必要な全動力に不利な影響
が及ぼされる。
例えば、高圧大流量という装置の作動パラメータで長距
離輸送するような輸送条件のために、上記の速度範囲内
ではスラリの濃度制御が行えないという適用例の場合に
は、パイプ11の出口ポートとパイプ12の入口ポート
との相対位置を変えることにより制御を行う。この目的
のため、パイプ11又は12のいずれか一方の端部には
機構19が設けられている(図示の特定の実施例におい
ては、機構19はパイプ11に設けられている)。
パイプ11.12の一方を軸線方向に往復運動させるこ
とによりパイプ11の出口ポートとパイプ12の入口ポ
ートとの相対位置を変化できるようにするため、慣用的
なカム機構の形態をなす機構19をパイプ11に設ける
ことができる。サイクルの柊時にパイプ11の出口ポー
トを上方に移動させると・上向きのスラリの流れが形成
される前に液体の再循環流がばら材料で飽和される期間
が長くなるにつれて、パイプ12の入口ポートの領域に
供給される旋回下向き環状流の速度差が増加し、スラリ
の濃度が増大する。機構19は、流体シリンダ装置で駆
動されるようにパイプ11.12の端部に取り付けられ
たチップで構成することもできる。
(発明の効果) 液体圧力によりばら材料を輸送する本発明の方法及び装
置の特徴は、構造が簡単で、信頼性ある作動を行うこと
ができること、及び準備されかつ輸送されるスラリの濃
度を、最適な動力条件でかつ輸送距離を減少させること
なく、2〜3倍増大できることである。
例えば、速度の軸線方向成分に対する回転方向成分の比
(O,78〜1.8)により決定される度合に、液体の
下向き環状流を旋回させると、2.7〜2.8t/m″
の比重をもっばら材料を含有していて6〜8kmの距離
を輸送すべく準備されかつ輸送されるスラリの濃度を、
1.28 t/m3から1.43 t/m”に増大させ
ることができた。最大濃度は、角度β=30”で取り付
けられたガイドベーンを使用した場合に得ることができ
る。角度βを45°にした場合には、輸送されるスラリ
の濃度を1.53 t/m’に増大することができるが
、排出ユニットにかなり大きな圧力降下(約5%)が生
じてしまう。別の実施例においては、300m’/hの
輸送速度で、同じ材料を3kmの距離を輸送するのに、
加圧下で供給される液体の流速をレイノルズ数R=5.
3 X 10’とし、この場合の濃度を、加圧液体を下
向き流で供給するパイプ11を移動できるようにした往
復運動機構の手段により制jBシた。
液体圧力によりばら材料を輸送する本発明の方法をより
良く理解できるようにするため、第12図には、単一チ
ャンバについての排出サイクル中の時間に対するスラリ
の濃度が示してあり、横軸には時間L (秒)が、縦軸
には濃度ρp  (kg/m3)がとっである。
第12図の曲線31に示すように、輸送されるスラリの
濃度は、サイクルのほぼ中間から徐々に減少して、時点
1.において突然低下する・。パイプを移動すると、準
備されかつ装置により輸送されるスラリの濃度は、全サ
イクルの中、最後の175の間は実質的に不変に維持さ
れる。従って、チャンバの実質的に全ての有効空間を使
用すると、材料の濃度が減少する瞬間t、Iに排出サイ
クルが中断され、作動モード中に一方のチャンバから他
方のチャンバへと切り替えられるため、時間に対して一
定の濃度を保証することができる。
本発明の方法を使用することにより、ばら材料をそのグ
レード及び物質組成に関して均質化することができ、ま
た、本発明の装置を使用することにより、液体成分と固
形成分との混合時の損失及び上向き流をなしてスラリを
排出するときの損失を最小にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、装填ユニットを備えたチャンバを長手方向に
断面した部分的拡大図であり、液体圧力を用いた本発明
によるばら材料の輸送方法を示すものである。 第2図は、チャンバを長手方向に断面した全体図であり
、本発明による排出ユニット及び装填ユニットを示すも
のである。 第3図は、第2図のm−m線に沿う断面図である。 第4図は、液体供給パイプの端部に設けたディフューザ
を備えた排出ユニットの長手方向断面図である。 第5図は、ばら材料排出パイプの端部に設けたディフュ
ーザを備えた排出ユニットを長手方向に断面した第4図
と同様な図面である。 第6図は、ばら材料排出パイプの端部に設けたリングを
備えた排出ユニットを長手方向に断面した第5図と同様
な図面である。 第7図は、本発明により、液体供給パイプの内面にピッ
チが減少する螺旋溝を形成した排出ユニットの長手方向
断面図である。 第8図は、本発明により、液体供給パイプの下部に一定
ピッチの螺旋溝を形成した排出ユニットを長手方向に断
面した第7図と同様な断面図である。 第9図は、本発明により、液体供給パイプにガイドベー
ンを設けた第7図と同様な断面図である。 第10図は、本発明により、液体供給パイプを往復運動
させる機構を備えた排出ユニットの長手方向断面図であ
る。 第11図は、液体圧力によりばら材料を輸送する2つの
装置を組み込んだ輸送プラントの全体構成を示す概略図
である。 第12図は、単一のチャンバについての排出サイクル中
の時間に対するスラリの濃度を示すグラフである。 2・・・ばら材料、 4・・・上向き流、 ・・・チャンバ、 ・・・下向き環状流、 ・・・再循環流の領域、 ・・・ばら材料充填用パイプ、 ・・・液体ドレンパイプ、 8・・・装填ユニット、 9・・・シール部材、     10・・・排出ユニ7
)、11・・・下向き流をなして加圧下で液体を供給す
るパイプ、 12・・・上向き流をなしてばら材料を排出するパイプ
、 13・・・シール部材、    14・・・入口ポート
、15・・・ディフューザ、   16・・・リング、
17・・・ピッチが変化する溝、 17′・・・ピ・ソチが一定の溝、 18・・・ガイドベーン、 19・・・入口ポートと出口ポートとの相対位置を変化
させる機構、 20・・・スラリ供給パイプライン、 21・・・ドレンパイプライン、 22・・・加圧水供給パイプライン、 23・・・輸送パイプライン、 24・・・逆止弁、 25・・・低圧スラリポンプ、26・・・ゲート、27
・・・サンプビット、   28・・・ゲート、29・
・・高圧ウォータポンプ、 30・・・逆止弁、 0・・・下向き流をなして加圧下で液体を供給するパイ
プの入口ポートの軸線、 0′・・・上向き流をなしてばら材料を排出するパイプ
の軸線、 α・・・下向き環状流の拡散角度、 β・・・パイプ11.12の軸線に対するガイドベーン
の傾斜角度、 31.32・・・時間に対するスラリの濃度を示す曲線
。 11(,5 flE、fi fEg 1゜

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)チャンバ(1)にばら材料(2)を装填してチャ
    ンバ(1)を充満し、次いで下向き環状流(3)の形態
    をなして加圧下で液体を供給し、ばら材料(2)を、前
    記下向き環状流(3)の内側を通る上向き流(4)をな
    してチャンバ(1)から排出して液体圧力により輸送す
    る方法において、加圧下で供給される液体の再循環流の
    領域(5)を前記チャンバ(1)内に形成して、速度の
    軸線方向成分に対する回転方向の、少なくとも0.4に
    等しい比により決定される度合まで前記下向き環状流(
    3)を旋回させ、前記ばら材料(2)を前記再循環流の
    領域(5)内に排出することを特徴とする液体圧力によ
    りばら材料を輸送する方法。
  2. (2)前記チャンバ(1)に供給される液体の圧力を、
    液体の速度がレイノルズ数R=3×10^5に等しくな
    る値に変化させることにより、加圧下で供給される液体
    の前記再循環流の領域(5)のサイズを、前記ばら材料
    (2)の排出方向に関して垂直な方向に制御することを
    特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. (3)ばら材料を装填するためのパイプ(6)と、液体
    ドレンパイプ(7)と、下向き流をなして加圧下で液体
    を供給する直立パイプ(11)と、該パイプ(11)に
    対して同心状に該パイプ(11)内に配置されている、
    ばら材料を排出するパイプ(12)とを備えたチャンバ
    (1)を有している、液体圧力によりばら材料を輸送す
    る装置において、前記パイプ(11)にはその周囲に入
    口ポート(14)が設けられており、該入口ポート(1
    4)の軸線(O)は前記パイプ(12)の軸線(O′)
    に対してオフセットしていて、前記パイプ(11)とパ
    イプ(12)との間の空間内の液体の下向き環状流(3
    )に旋回を与え、前記パイプ(11)の出口ポート側の
    端部において所定の拡散角度(α)をもつ液体の旋回下
    向き環状流を形成し、前記パイプ(12)の入口ポート
    は、前記パイプ(11)の出口ポートと1つの同じレベ
    ルに配置されており、このレベルは、パイプ11の出口
    ポートから下方に、次式で求められる値h_1、すなわ
    ち、 h_1=3√{[Q・V・ρ_w・cosα]/[0.
    6π・g・(ρ_s−ρ_w)]}ここで、Qは、加圧
    下で供給される液体の流量、 Vは、液体を加圧下で下向き流と して供給しかつばら材料を上向き流として排出すべく、
    両パイプ(11、12)の間の空間内に供給される液体
    の旋回下向き環状流(3)の速度、 ρ_wは、加圧下で供給される液体の密度、 ρ_sは、ばら材料(2)の密度、 αは、液体の旋回下向き環状流(3)の拡散角度、 gは、重力の加速度である。 を超えない任意の距離にあり、かつ、パイプ(11)の
    出口ポートから上方に、次式で求められる値h_2、す
    なわち、 h_2=[R/π]{0.372+0.693[R/2
    l](4[l^2/R^2]+5[l/R]+1)−[
    R/2l]ln[2R/R−2l]−[2l/R]ln
    [4l/R−2l]} ここで、Rは、ばら材料を上向き流として排出するため
    のパイプ(12)の半径、 lは、両パイプ(11、12)の間の間隔である。 を超えない任意の距離にあることを特徴とする請求項1
    に記載の方法を実施するための液体圧力によりばら材料
    を輸送する装置。
  4. (4)前記パイプ(11、12)のいずれか一方の端部
    には、液体の前記旋回下向き環状流(3)の拡散角度(
    α)を増大させる手段が設けられていることを特徴とす
    る請求項3に記載の装置。
  5. (5)液体の旋回下向き環状流(3)の拡散角度(α)
    を増大させる前記手段がディフューザ(15)であるこ
    とを特徴とする請求項4に記載の装置。
  6. (6)液体の旋回下向き環状流(3)の拡散角度(α)
    を増大させる前記手段が、前記パイプ(12)の入口ポ
    ート側の端部に設けられたリング(16)であることを
    特徴とする請求項4に記載の装置。
  7. (7)前記両パイプ(11、12)の間の空間内には、
    液体の下向き環状流(3)に付加的な旋回を生じさせる
    手段が設けられていることを特徴とする請求項3に記載
    の装置。
  8. (8)液体の下向き環状流(3)に付加的な旋回を生じ
    させる前記手段が、前記パイプ(11)の内面に形成さ
    れた螺旋溝(17、17′)であることを特徴とする請
    求項7に記載の装置。
  9. (9)液体の下向き環状流(3)に付加的な旋回を生じ
    させる前記手段が、前記パイプ(11、12)の何れか
    一方に固定されたガイドベーン(18)であることを特
    徴とする請求項7に記載の装置。
  10. (10)前記パイプ(11)の出口ポートと前記パイプ
    (12)の入口ポートとの相対位置を変える機構(19
    )が設けられており、該機構(19)が、前記パイプ(
    11、12)のいずれか一方に連結されていることを特
    徴とする請求項3〜9のいずれか1項に記載の装置。
JP1158131A 1988-06-22 1989-06-20 液体圧力によりばら材料を輸送する方法及び装置 Granted JPH0248334A (ja)

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