DE19613338C2 - Förderleitung mit Bypass zum pneumatischen Transport von Schüttgütern - Google Patents

Description

Für eine pneumatische Förderung von Schüttgütern wenn Rohre oder Schläuche verwendet. Um ein Ver­ stopfen der Leitung zu vermeiden, liegen die Förderge­ schwindigkeiten relativ hoch.

Dabei stellen sich nur geringe Druckdifferenzen ein. Dieser Förderzustand, der nach seinem Strömungsbild Flugförderung genannt wird, besitzt einige Nachteile. Für eine hohe Fördergeschwindigkeit wird zum einen eine große Luftmenge benötigt. Aus ihr muß am Ende der Leitung das Schüttgut wieder getrennt werden. Da­ zu ist ein hoher Abscheide- und Entstaubungsaufwand notwendig. Zum anderen verursachen die hohen Ge­ schwindigkeiten Verschleiß an der Förderleitung oder Kornbruch bei dem Schüttgut. Die Reparatur verschlis­ sener Förderleitungen ist sehr aufwendig, Kornbruch kann zur völligen Unbrauchbarkeit des Fördergutes führen.

Um diese Nachteile zu vermeiden, versucht man, die Geschwindigkeit durch Verringerung der zugeführten Gasmenge zu reduzieren. Bei grobkörnigen oder granu­ lierten Schüttgütern kann die Gasmenge auch reduziert werden. In der Rohrleitung bilden sich dann Strähnen, Dünen oder Pfropfen, wobei die Druckdifferenzen für eine Förderung größer werden. Bei längeren Pfropfen steigen die zum Verschieben notwendigen Druckdiffe­ renzen schnell bis an die Grenze des vorhandenen Gas­ stromerzeugers. Bei grobkörnigen Schüttgütern strömt eine große Gasmenge durch die Pfropfen. Das verur­ sacht einen Druckabfall. Dabei expandiert das Gas und teilt längere Pfropfen in kürzere auf, wobei der Gesamt­ druckverlust sinkt. Dadurch können die Pfropfen wieder länger werden. Obwohl dabei kleine Geschwindigkeiten für das Schüttgut auftreten, erweist sich eine Dünen- oder Strähnenförderung energetisch oft günstiger als eine Pfropfenförderung, weil eine Verkeilung der Teil­ chen vermieden wird. Letzteres zeigt sich am Druckver­ lust, der im Verhältnis zur ansteigenden Gasmenge stär­ ker sinkt.

Feinkörnige Schüttgüter und solche mit großem Kornspektrum neigen bei geringen Fördergeschwindig­ keiten zur Stopfenbildung. Um einen derartigen Zu­ stand zu vermeiden, wurden bereits verschiedene För­ derleitungen entwickelt.

So sind Umströmungskanäle bekannt die sich inner­ halb der Förderleitung befinden (DE-OS 14 31 672). Ein geringer Teil des Gases strömt ständig in diesem Kanal. Bildet sich jedoch ein Stopfen, so erhöht sich dieser Anteil. Er ist dann in der Lage, den Stopfen in der Ent­ stehungsphase wieder aufzulösen, weil der Druckverlust im Umströmungskanal größer wird als die Druckdiffe­ renz zum Auflösen des Stopfens. Aufgrund des Wirk­ prinzips erhöht sich gegen den Auslaß zu stetig die Gas­ geschwindigkeit wodurch ein erhöhter Verschleiß zu verzeichnen ist und das Mischungsverhältnis abnimmt Als weitere Beispiele für innenliegende Umströmungs­ kanäle werden die Schriften DE-PS 11 74 256, DE 33 33 261 A1 und DE 43 22 882 A1 angegeben.

Bei der Vorrichtung nach DE 33 33 261 A1 handelt es sich im Bypass um eine Flugförderung mit den oben beschriebenen Nachteilen. Durch Luftführung in einem azentrischen Innenrohr mit entsprechenden Aus- und Einlässen und Drosselscheiben wird das Schüttgut in der Förderleitung stetig verwirbelt, um eine Stopfenbildung zu vermeiden. Nach DE 43 22 882 A1 ist das gut för­ dernde, offene Innenrohr zentrisch zum gasdichten Au­ ßenrohr angeordnet. Die Verbindungsöffnungen sind als Lavaldüsen ausgebildet, durch die Gas mit Schallge­ schwindigkeit ungesteuert eingeblasen wird. Aufgrund der ungesteuerten Gaszufuhr erhöht sich trotz Quer­ schnittserweiterung die Transportgeschwindigkeit zum Auslaß zu erheblich, der Verschleiß an der Förderlei­ tung und die Kornzerstörung sowie der Gasverbrauch und damit Energieverbrauch sind schüttgutbezogen hö­ her.

Ein weiterer grundsätzlicher Nachteil der bekannten Umströmungskanäle besteht im Eindringen des Fest­ stoffes in diese. Störungen durch Verstopfen der Kanäle und der gesamten Leitung sind die Folge.

Das Verlegen der Umströmungskanäle außerhalb des Förderrohres (DE-PS 4 49 393, DE-OS 19 53 538, DE 42 43 327 A1 u. a.) sowie der Einsatz von Filterme­ dien und Rückschlagventilen (DE-OS 23 05 030) brin­ gen zwar einige Verbesserungen, doch die Funktion bleibt weiterhin eingeschränkt. Die in bestimmten Ab­ ständen angeordneten relativ kleinen Filterelemente setzen sich trotz richtungsorientierter Strömung nach einiger Zeit zu, weil es örtlich zu wechselnden Druck­ verhältnissen kommt.

Für das Freiblasen einer verstopften Leitung sind die Abstände der Einblasstellen meist zu groß gewählt.

Mit Steuerventilen in den Umströmungskanälen kann die Fördergeschwindigkeit weiter verringert werden (DE-OS 22 19 199, DD-PS 01 38 056, DE 43 28 626 A1). Der Aufwand wird jedoch bedeutend erhöht. Außerdem dringen auch hierbei feinste Partikel in die Steuerventile ein und vermindern deren Funktion.

Nach der US 4 116 491 sind in den ringscheibenförmi­ gen Trennwänden federbelastete Rückschlagventile eingebaut, wodurch sehr viel Raum zwischen Innen- und Außenrohr in Anspruch genommen werden muß. Die durchströmende Gasmenge im Bypass ist jedoch ge­ ringfügig und benötigt nicht so einen großen Quer­ schnitt zwischen den Ventilen. Außerdem ist die Funk­ tion wartungsunfreundlich eingebauter, mechanisch be­ wegter Teile beim Eindringen staubhaltiger Partikel ge­ fährdet, was durch die zahlreichen, notwendigen Ab­ dichtungen sehr wahrscheinlich ist. Für Ventile werden Öffnungsdrucke benötigt. Diese summieren sich ent­ sprechend der Anzahl längs zur Förderstrecke zu einem sehr hohen, unerwünschten Gesamtdruck.

Aus der DE 30 22 656 A1 ist ein Förderleitungssystem bekannt, das nicht aus konzentrischen Rohren aufge­ baut ist, sondern das ein dem Förderrohr aufgeschweiß­ tes rechteckiges Druckluftrohr beinhaltet und insoweit einen anderen gattungsgemäßen Aufbau hat. Dieses Druckluftrohr hat einen wesentlich geringeren Quer­ schnitt als die Förderleitung und steht mit dieser über poröse Scheiben in Verbindung, die in Löchern der Wandung der Förderleitung befestigt sind. Im Bereich dieser porösen Scheiben sind Stellschrauben u. a. zum Einjustieren von in Rohrerstreckungsrichtung abneh­ mender Verengungen vorgesehen. Das Einjustieren muß mit entsprechend hohem Aufwand je nach Förder­ gut, der Leitungslänge, der Porosität der Scheiben u. a. Parameter erfolgen. Daneben wird vorgeschlagen, of­ fenbar, um diesen enormen Justieraufwand zu umgehen, unter Verzicht auf optimale Ergebnisse Festverengun­ gen vorzusehen. Diese Verengungen mit einer Stell­ schraube erzeugen keine einwandfreie laminare Strö­ mung, sondern eine Verwirbelung, die einen erhöhten Druckverlust verursacht. So muß ein relativ großer Ab­ stand zwischen den einzelnen Überströmstellen gewählt werden, damit eine Schüttgutanhäufung aufgelöst wer­ den kann.

Außerdem stellt diese Anordnung eine aufwendige Lösung für die Fertigung dar, da sich durch das Auf­ schweißen der Kanäle die Rohre stark nach dieser Seite verziehen.

Ein entscheidender Nachteil bei Umströmungskanä­ len liegt aber im relativ großen Abstand der einzelnen Überströmstellen zum Förderkanal begründet. Von dem Abstand und dem im Bypass herrschenden Druck­ verlust hängen die kleinsten zulässigen geteilten Längen an einem Stopfen ab. Je enger diese Überströmstellen angeordnet werden und je geringer der Druckverlust im Bypass ist, desto geringer wird auch der Gesamtdruck­ verlust und desto langsamer kann gefördert werden, jedoch wächst der Aufwand für den Umströmungskanal mit abnehmenden Abstand der Überströmstellen erheb­ lich, was engeren Abständen Grenzen setzt.

Diffusoren sind ebenfalls bekannt, doch sind diese in der Regel nach Zentraldüsen angeordnet (z. B. Venturi­ düse) und nicht nach ringförmigen Düsen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine För­ derleitung mit Bypass derart zu verbessern, daß Schütt­ güter mit kleinen Geschwindigkeiten und geringer Druckdifferenz des zugeführten Gases mit minimalem technischen Aufwand störungsfrei transportiert werden können.

Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst Vor­ teilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den An­ sprüchen 2 und 4 angegeben.

Die erfindungsgemäße Förderleitung weist infolge zweier konzentrisch angeordneter Rohre einen ringför­ migen und einen kreisförmigen Querschnitt für zwei Strömungskanäle auf. Der ringförmige Strömungskanal bildet einen Bypass. Er ist in Durchflußrichtung durch sprunghafte Einengungen unterteilt die einen kleinen Ringspalt mit erhöhtem Druckverlust freigeben.

Den Einengungen folgt eine allmähliche, diffusorarti­ ge Erweiterung. Der kreisförmige Kanal ist für die ei­ gentliche Schüttgutförderung bestimmt und steht mit dem ringförmigen Kanal über gasdurchlässige Ab­ schnitte in Verbindung. Bei optimaler Schüttgutförde­ rung würde nur wenig Gas über die Einengungen strö­ men und es stellt sich ein minimaler Druckverlust ein. Bei geringer Gasmenge kann jedoch über längere För­ derwege dieser Zustand nicht aufrecht erhalten werden. Es bilden sich z. B. Pfropfen, mit deren Länge der Druckverlust exponential ansteigt. So werden im ent­ sprechenden Förderleitungsabschnitt auch die Einen­ gungen stärker umströmt. Kurz vor dem Pfropfenend­ eist der Druck kleiner als im ringförmigen Kanal, dem Bypass. Es kommt örtlich zur Gasumströmung über den Bypass und zur Pfropfenauftrennung. Der Druckverlust für den betreffenden Abschnitt der Schüttgutanhäufung nimmt wieder ab und die Strömung im Bypass wird geringer. So besteht über der gesamten Länge der För­ derleitung eine Regelung zur Minimierung des Druck­ verlustes für die pneumatische Förderung von Schütt­ gut.

Vorteilhafterweise sind in dem ringförmigen Kanal nach den sprunghaften Einengungen diffusorartige Er­ weiterungen angeordnet. Dadurch wird der Anteil des statischen Druckes, der sich infolge der Geschwindig­ keitserhöhung in dynamischen Druck umgewandelt hat, teilweise wieder zurückgewonnen. Der dadurch redu­ zierte Abfall des statischen Druckes im Bypass wirkt sich insbesondere bei langsamen Schüttgutbewegungen positiv auf einen niedrigen Gesamtdruck für die Förde­ rung aus. Außerdem verhindern die diffusorartigen Er­ weiterungen ein Festsetzen von Partikeln, die in den Bypass eindringen können.

Die Einengungen mit den darauffolgenden diffusorar­ tigen Erweiterungen sind in Förderrichtung in Abstän­ den vom 2fachen bis 3fachen des Innendurchmessers des Innenrohres angeordnet. Dadurch können auch sehr schwerfließende Schüttgüter langsam und mit geringem Druck gefördert werden.

Im einfachsten Fall werden poröse oder partiell gas­ durchlässige Innenrohre verwendet, die eine entspre­ chende Außenkontur aufweisen.

Zur besseren Herstellung des Innenrohres kann die Außenkontur von manschettenartigen Ringkörpern ge­ bildet werden, die auf diesem befestigt sind. Das glatte Innenrohr weist zwischen diesen Manschetten Durch­ brüche auf, in denen beispielsweise poröse Scheiben befestigt sind.

Eine vorteilhafte Ausführung ergibt sich beim Weg­ fall der porösen Wandungsteile des Innenrohres, da die diffusorartigen Erweiterungen die Mitführung von Schüttgutteilchen im Gasstrom des Bypasses erlauben. Gleichartige, außen kegelförmig ausgebildete Einzel­ rohre werden im Außenrohr und durch Abstandshalter zueinander fixiert. Die Abstandshalter gewährleisten, daß zwischen den einzelnen Rohren eine Ringöffnung vorhanden ist, die mindestens so breit ist wie der größte Ringspalt zwischen Innen- und Außenrohr. Zur besse­ ren Überleitung des schüttgutbehafteten Umströ­ mungsgases dient eine Fase an der Eintrittsöffnung des Innenrohrstückes.

Ferner werden vorteilhafterweise zur Unterstützung der konzentrischen Lagerung des Innenrohrs die end­ seitig an jedem Rohrabschnitt angeordneten Verbin­ dungsflansche genutzt. Die Flansche weisen im Bereich des Bypasses Bohrungen für den Gasübertritt von ei­ nem Rohrabschnitt in den nächsten auf. Dichtringe zwi­ schen den Flanschen sorgen für eine gasdichte Abdich­ tung des Systems.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt

Fig. 1 den Schnitt längs eines Rohres der Förderlei­ tung,

Fig. 2 einen Ausschnitt mit manschettenartigen Ring­ körpern,

Fig. 3 einen Ausschnitt mit einzelnen Innenrohrstüc­ ken.

Gemäß Fig. 1 besteht die Förderleitung aus Außen­ rohren 1, Innenrohren 2, mit nach außen kegelig ge­ formten Zwischenstücken 2 und porösen Rohrabschnit­ ten 3 sowie Flanschen 4. Die Flansche 4 dienen sowohl zum Verbinden mehrerer Rohre als auch zur Befesti­ gung von Außenrohr 1 und Innenrohr 2 zueinander. Über die Flanschen 4 besteht nicht nur die Verbindung eines Förderkanals 5, sondern auch eine Verbindung über Bohrungen 8 für die Längskammern, die wiederum über Ringspalte miteinander verbunden sind. Die Boh­ rungen 8 sind über Dichtringe 9 zum Förderkanal 5 und zur Umgebung abgedichtet.

Die nach außen kegelig geformten Zwischenstücke 2 bilden zusammen mit dem Außenrohr 1 Ringspalte als in Förderrichtung sprunghafte Einengungen 7 und diffu­ sorartige Erweiterungen 6. Die Länge der Zwischen­ stücke 2 wurde so gewählt, daß der Abstand der porö­ sen Abschnitte 3 das 2,5fache des Innendurchmessers beträgt.

Gemäß Fig. 2 ist das Innenrohr 2 außen zylindrisch geformt. Es enthält Durchbrüche, die mit darin befestig­ ten porösen Scheiben 10 verschlossen sind. Die erfor­ derliche Außenkontur erhält das Innenrohr 2 durch auf­ geschobene und befestigte manschettenartige Ringkör­ per 11.

Das Innenrohr 2 umschließt den Förderkanal 5. In ihm wird das nicht näher dargestellte Schüttgut transpor­ tiert. Der als Bypass wirkende, aus den Längskammern und Ringspalten gebildete ringförmige Kanal zwischen dem Außenrohr 1 und dem Innenrohr 2 steht unter dem Druck, der im zugehörigen Förderabschnitt herrscht. So wird sich bei einer störungsfreien Förderung in der Lei­ tung ein in Förderrichtung stetig fallender Druck ein­ stellen. Realistisch weichen die Druckwerte von dem idealen Verlauf durch verschiedene Feststoffkonzentra­ tionen und unterschiedlichen Leitungsverlauf ab. Damit entstehen wechselnde Druckdifferenzen an den porösen Abschnitten 3 und Scheiben 10. Sobald eine erhöhte Druckdifferenz zwischen zwei benachbarten porösen Stellen in Förderrichtung anliegt, strömt mehr Gas durch den Ringspalt, das eine erhöhte Feststoffkonzen­ tration im Förderkanal 5 auflösen kann oder diese in den nächsten Abschnitt verschiebt.

Im letzten Falle wiederholt sich das gleiche im folgen­ den Abschnitt.

Gemäß Fig. 3 besteht das Innenrohr 2 aus aneinan­ dergereihten, nach außen kegelig geformten Rohrstüc­ ken 12. An ihnen sind Abstandshalter 13 befestigt. Die Rohrstücke 12 weisen eingangsseitig eine Fase 14 auf. Durch die Abstandshalter 13 und die Fase 14 des folgen­ den Rohrstückes 12 wird eine Spaltöffnung 15 gebildet, deren Breite mindestens so groß ist wie die des größten Ringspaltes zwischen Innen- und Außenrohr.

Durch die wechselnden Druckverhältnisse gelangen über die Spaltöffnung 15 auch Schüttgutpartikel in die Längskammern, da diese durch den engen Ringspalt nur teilweise oder gar nicht zurückgehalten werden können. Die kegelig geformte Außenkontur der Rohrstücke 12 hat hierbei nicht nur den Zweck der Erhöhung des infol­ ge der Umwandlung abgeminderten statischen Druckes, sondern verhindert gleichzeitig ein Verkeilen der einge­ drungenen Schüttgutpartikel. Zum ungehinderten Überströmen in den Förderkanal 5 sind die Spaltöffnun­ gen 15 größer gehalten.

Claims (4)

1. Förderleitung mit Bypass zum pneumatischen Transport von Schüttgütern, bestehend aus einem gasdichten Außenrohr und einem mindestens par­ tiell gasdurchlässigen, das Schüttgut aufnehmen­ den, konzentrischen Innenrohr, wobei der Mantel­ raum zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr durch kreisringartig angeordnete Einengungen in kommunizierende Längskammern unterteilt ist, da­ durch gekennzeichnet, daß das Innenrohr (2) in Abständen des Zwei- bis Dreifachen seines lichten Durchmessers eine gasdurchlässige Zone mit min­ destens einer Öffnung (3, 10, 15) aufweist, an die sich in Förderrichtung eine sprunghafte, ringspal­ tförmige Einengung (7) und eine flachgestreckte, diffusorartige Erweiterung (6) anschließen.

2. Förderleitung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Innenrohr (2) mittels seines kegel­ stumpfartig ausgebildeten Außenmantels zum durchgehenden, hohlzylindrischen Außenrohr (1) hin die sprunghaften, ringspaltförmigen Einengun­ gen (7) mit den nachfolgenden diffusorartigen Er­ weiterungen (6) bildet.

3. Förderleitung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Innenrohr (2) vollständig oder teilweise aus porösem Material besteht und auf ihm manschettenartige Ringkörper (11) befestigt sind, die die Außenkontur des Innenrohres (2) bilden.

4. Förderleitung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Innenrohr (2) in mehrere Rohr­ stücke (12) mit den entsprechend konischen Außen­ konturen unterteilt ist und zwischen den Rohrstüc­ ken (12) mittels Abstandshalter (13) eine Öffnung (15) hergestellt ist