DE1756591B2 - Vorrichtung zum hydraulischen Fördern von Feststoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum hydraulischen Fördern von in einer Trägerflüssigkeit suspendierten Feststoffen, nämlich Trübe, in Fernleitungen mittels eines durch eine Pumpe unter Druck gesetzten Verdrängermediums, bei welchem verschiedene rohrartige, mit absperrbaren Zu- und Abflüssen versehene Aufgeberkammern abwechselnd von ihrem einen F.nde her mittels der unter Niederdruck stehenden Trübe gefüllt werden, die danach durch vom anderen Ende her erfolgende Zuführung von unter Hochdruck stehendem Verdrängermedium in die Förderleitung gedrückt wird, wobei der Druckvorgang mit der restlosen Verdrängung der in der Aufgeberkammer befindlichen Trübe abgeschlossen ist und das die Aufgeberkammern nunmehr füllende Verdrängermedium mit dem erneuten Füllen der Aufgeberkammer durch Trübe abfließt (DTPS 928 153).

Es ist grundsätzlich bekannt, Trüben durch als Trübepumpen ausgebildete Zentrifugalpumpen zu fördern. Allerdings haben derartige Triibepumpen eine begrenzte Förderhöhe. Sie unterliegen einem erheblichen Verschleiß. Außerdem weisen sie gegenüber Flüssigkeitspumpen, insbesondere Wasserpumpen, einen wesentlich geringeren Wirkungsgrad auf.

Es ist weiterhin bekannt, Trüben dadurch zu fördern, daß diese durch Schneckendosierer in Hochdruckleitungen eingeführt werden. Die Dosierschnecken müssen hier jedoch gewissermaßen gegen den Hochdruck in den Hochdruckleitungen arbeiten, was erhebliche Dichtprobleme bei den Schnecken aufwirft und einen schlechten Wirkungsgrad zur Folge hat.

Gegenüber den vorsiehend erläuterten Förder.-nöglichkeiien hat die eingangs genannte Förderart den Vorteil, daß zur Förderung des Verdrängermediums Iediglich eine Wasserpumpe als Antriebsmittel benötigt wird. Eine Wasserpumpe hat den grundsätzlichen Vorteil eines optimalen Wirkungsgrades, Außer der Pumpe als Antriebsmittel sind praktisch lediglich tntsprechende Leitungsführungen und Sperrorgane erforderlich, is die in einer bestimmten Reihenfolge zu betätigen sind, um einen Arbeitszyklus zu vollziehen. Die Einsatzmög· lichkeiten einer Anlage der eingangs genannten Art ist jedoch wegen seiner begrenzten Förderhöhe äußerst beschränkt. Solche Anlagen können höchstens bis zu einem Förderdruck von etwa 10 atü arbeiten, was aber den Druckparameter von Trübepumpen nicht wesentlich überschreitet. Der Grund für diese Beschränkung des Förderdruckes liegt darin, daß bei den Umsch.iltungen der Sperrorgane enorme Druckunterschied« auftreten, die durch ihr schlagartiges Auftreten /u wesent liehen Beschädigungen der Vorrichtung führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die Möglichkeit zu einer wesentlichen Erhöhung des hörderdrukjo kes und damit der Förderhöhe zu schaffen und dabei das Auftreten von Druckschlägen /11 vermeiden.

Einem Arbeiten mit wesentlich erhöhten I order drücken steht bei der Lösung der gestellten Aufgabe ein weiteres Problem entgegen. Wenn die praktisch

.5S drucklose Trübe in den Aufgeberkammern dem vollen Förderdruck ausgesetzt wird, so wird sie komprimiert. Das Maß der Kompression hängt von dem Elastizitäts modul d.-r Tragcrflüssigkeit für die Feststoffe ab Bei einem Kubikmeter Wasser führt beispielsweise eine Kompression von I atü /u einer Volumenverminderung um etwa 0,05 Liter.

Nun eignen sich zur Erzeugung der erforderlichen Fördermengen von Verdrängermedium, insbesondere von Wasser, unter den aufgabengemäß sehr hohen

4J. Drücken keine Kolbenpumpen sondern lediglich Kreiselpumpen. Diese weisen eine Kennlinie derart auf, daß mit abfallendem Druck die Fördermenge zunimmt und umgekehrt. Würde nun — wie bei der eingangs erwähnten Vorrichtung — das unter dem vollen !'orders' druck stehende Wasser durch Öffnung des Absperrventils auf die im wesentlichen drucklose Trübe treffen, so würde letztere schlagartig komprimiert. Da man hier mit Förderdrücken in der Größenordnung von 100 atü arbeiten soll, wäre die Volumenverminderung der Trü-

',5 be beträchtlich. Der durch diese Volumenverminderung geschaffene Raum müßte durch Wasser ausgefüllt werden. Dies hätte, wenn auch nur für sehr kurze Zeit, eine Erhöhung der Fördermenge der Kreiselpumpe und einen entsprechenden Druckabfall zur Folge, was wie-

6fi der zu so erheblichen Druckschwankungen bzw. Druckstößen innerhalb des Fördersystems der Vorrichtung führt, daß diese unter normalen Bedingungen zerstört würde.

Für die eingangs genannte Aufgabe ist die erfin-

<·5 dungsgemäße Ausgestaltung darin zu sehen, daß zu den Zu- und Rückflußleitungen des Verdrängermediums parallellaufende, getrennt schaltbare Verbindungsleitungen verminderten Durchflußquerschnittes zur je-

<f

«eils vor Öffnung der zugeordneten Hauptleitung erfolgenden Druckangleichung der Zuflußseite auf das Niveau der Abflußseite vorgesehen sind.

Zwischen die Phase des Füllens einer Aufgeberkam-UKr mit Trübe, d. n. zwischen die in dem Herausstoßen der Trübe aus der Aufgeberkammer bestehende For derphase und die Phase der daran anschließenden erneuten Füllung der Aufgeberkammer mit Trübe sind also jeweils Zeitphasen Zwischengeschäft, in denen die zunächst nahezu drucklose Trübe durch stetiges Zu fiähren von Verdrängermedium unter den Förderdruck gesetzt wird bzw. nach dem Fördervorgang das die Aufgeberkammer ausfüllende, unter dem Förderdruck stehende Verdrängermediuin wieder auf den niedrigen Ausgangsdruck der Trübe entspannt wird. Es brauchen 2U dieser Druckanpassung keine Druckspeicher oder sonstigen Spei^ggregate verwendet werden, deren Aufwand bei der großen Druckdifferenz zwischen Ausgangs- und Förderdruck unverhältnismäßig groß ware. Eine Weiterbildung der Vorrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß der DurchfluHquerschnitt der Verbindungsleitungen nut Rücksicht auf den Förderdruck und die Kennlinie der Förderpumpe so bemessen ist. daß beim öffnen der Verbindungsleitungen der Druck hinter der Förderpumpe konstant bleibt. Schließlich soll vorgesehen sein, daß die Durchllußquerschnitte von Zu- und Rückführungsleitung des Verdrängermediums druckabhängig regelbar sind.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Ausbildung gemäß der Erfindung dargestellt. Es /eigt

F i g. 1 in schematischer Darstellung die erste Vor richtung nach der Erfindung,

F i g. 2 die zweite Ausführungsform nach der Erfindung.

Die Vorrichtungen enthalten zwei mit 4 und ß gekennzeichnete, rohrförmige Aufgeberkammern. Diese werden von de- mit Bezug auf die Zeiihnungsdarstellung linken Seite her abwechselnd mit frühe gefüllt und durch von der rechten Seite h-r eingepumptes Verdrängermedium in Richtung auf die Förderleitung 11 entleert, die z. B. eine Steigleitung darstellt.

Mit 8 ist ein Feststoffbehälter gekennzeichnet. Aus dem Feststoffbehälter 8 gelangen die F eststolfe in den Trübebehälter 6. Zusätzlich wird in den Trübebehälter 6 eine Trägerflüssigkeit, in erster Linie Wasser, zugeführt. Es wird eine Feststoff-Wasser-Suspension, nämlich die Trübe im Trübebehälter 6, hergestellt. Die Trübepumpe 5 pumpt die drucklose Trübe über die Leitungen 14 bzw. Iß alternierend von der linken Seite her in die Aufgeberkammer A oder B.

Die Aufgeberkammern 4 und B stehen mit ihrem rechten Ende über Rückflußleitungen 44 und 4ß und zusätzliche Verbindungsleitungen 134 und 13ß sowie die Abflußleitung 7 mit dem Triibebehälter 6 in einer weiteren Verbindung. Diese Verbindung kann jedoch auch in ilen Behälter IO für das Verdrängermedium, einen Wasserbehälter, zurückführen. Die Durchflußquerschnitte der Verbindungsleitungen HA und 13ß sind wesentlich kleiner als die der zu ihnen parallelgeschalteten Rückflußlcitungcn 44 und 4ß. Sie betragen etwa 10% der Durchflußquerschnitte der Rückflußleitungen 4/4 und 4ß.

Des weiteren stehen die rechten Enden der Aufgeberkammern A und B über die Zullußleiüingen 24 und 2ß sowie die zu diesen Ventilen parallellaufenden Verbindungsleitungen 12/1 und 12ß mit dem Behälter 10 für die Verdrängerflüssigkeit in Verbindung. Die lichte Weite der Verbindungsleitungen 124 und 12ßist wiederum wesentlich kleiner als die der Zuflußleitungen 24 und 2ß. Sie beträgt etwa 10% des Durchflußquer Schnittes der Zuflußleitungen 24 und 2ß.

Je eine Verbindungsleitung 12/4 und 12ß sowie 134 und nßist also zu einer entsprechenden Flauptleitung, nämlich den Zuführungsieitungen 2A und 2Bsowie den Rückflußleitungen 4/1 und 4ß, parallelgeschaltet.

Der Zufluß der Trübe in die Aufgeberkammern A und ß erfolgt über die Leitungen ΛA und Iß. Die Überführung der Trübe von den Aufgeberkammern 4 und B in die Förderleitung 11 erfolgt über die Leitungen 34 und }ß.

Sämtliche Leitungen 1, 2, ), 4, 12 und 13 sind mit den Leitungsquerschnitten entsprechenden Durchflußventi len versehen, die in den Figuren als in die Leitungen eingezeichnete große Punkte dargestellt sind. Die in den Punkten sichtbaren Linien zeigen schematisch an, ob das jeweilige Ventil geöffnet oder geschlossen ist.

Ein Arbeitszyklus der Vorrichtung gemäß F i g. 1 oder /■' i g. 2 läuft in zwei Takten ab. in jedem Takt wird eine Aufgeberkammer 4 oder B mit Trübe gefüllt und die andere von der Trübe durch deren Förderung in die Förderleitung 11 wieder entleert. Ein Arheitszyklus läuft bei permanent fördernder Trübepumpe 5 und Verdrängerpumpe 9 in folgenden Teilschritten ab, die jeweils durch Schaltungen der den einzelnen Leitungen zugeordneten Ventile, ausgehend von den aus den Figuren ersichtlichen Ventilstellungen, wie folgt gekennzeichnet sind:

Takt 1

1. 14.44 und 13/1 schließen.

2. 124 öffnet.
I. 24 öffnet.

4. 34 öffnet und 3ß schließt.

5. 2ß und 12ß schließen.

6. Oßöffnet.

7. Iß und 4ß öffnen.

Takt 2

8.
9.

13.

14.

I ß,4ß und 13ß.schließen.
12ß öffnet.

10. 2ß öffnet.

11. \A schließt und 3ßöffnet.

12. 24 und 124 schließen.
134 öffnet.

14 und 4/1 öffnen.

5^ Während des 1. Schrittes (1. Takt) ist die Füllung der Aufgeberkammer 4 mit Trübe vollzogen. Die Leerung der Aufgeberkammer ß von Trübe durch das Verdrängermedium läuft gerade ab. Die in ihr befindliche Trübe ist nahezu völlig in die Förderleitung 11 ge-

Si drückt. Dabei nehmen die Leitungen 2ß, 12ß und 3ß bzw. die ihnen zugeordneten Ventile die aus F i g. I und 2 ersichtlichen Stellungen ein.

Während des 2. Schrittes wird die noch gegenüber der Förderleitung 11 abgeschlossene Aufgeberkammer A mit Verdrängermediiim beaufschlagt. Da die Beaufschlagung über die Verbindungsleitung 124 verminderten Durchflußquerschnitts erfolgt, steigt der Innendruck der Aufgeberkammer A vom Ausgangsdruck der Trübe stetig bis zum vollen Druck des Verdrängerme-

'¹S diums, nämlich dem Förderdruck.

Mit Beginn des 3. Schrittes steht die Aufgeberkammer 4 unter dem vollen Druck des Verdrängermediums bzw. unter vollem Förderdruck, letzt wird die Zu-

flußleitung 2/4 für die Verdrängerflüssigkeit mit ihrem vollen Querschnitt zugeschaltet. Bei einer Taktzeit von 14 bis 17 see erfolgt der 3. Schritt etwa 3 bis 6 see. nach dem 2. Schritt.

Etwa 2 see. nach dem 3. Schritt erfolgt der 4. Schritt. In gleichem Maße wie das Ventil der Leitung ZA öffnet, schließt das Ventil der Leitung 3Ä Die Summe der beiderseitigen Durchflußquerschnitte bleibt konstant. Dadurch werden von der Abflußseite der Trübe herrührende Druckschwankungen bzw. Druckschläge vermieden.

Mit dem 5. Schritt erfolgt die Sperrung des Zuflusses von Verdrängermedium bzw. Wasser seitens der Förderpumpe 9 in die Aufgeberkammer B.

Mit dem 6. Schritt erfolgt die Herabminderung des Druckes des die Aufgeberkammer B ausfüllenden Verdrängermediums durch ein gedrosseltes stetiges Ablassen in den Trübebehälter 6 oder gegebenenfalls auch den Behälter 10.

Der 7. Schritt setzt ein, wenn der Druck des Ver drängermediums in der Aufgeberkammer ßauf das Niveau etwa des Förderdruckes der Trübe seitens der 1 rübepumpe 5 reduziert worden ist, so daß mit der FuI lung der Aufgeberkammer B mit Trübe gleichzeitig deren Entleerung von Verdrängermedium durch die Rückflußleitung AB erfolgt.

Der 2. Takt eines Arbeitszyklus verläuft nun — beginnend mit einer Schaltung der der Aufgeberkammer B zugeordneten Leitungen — analog dem l.Takt. Der Ablauf des 2. Taktes bedarf daher keiner näheren Erläuterung.

Durch Durchflußmengenmesser 14 und 17 werden die Durchflußmengen in der Zu- und Rückflußleitung zu bzw. von den Aufgeberkammern A und B gemessen. In Abhängigkeit von den Meßergebnissen werden die Regelschieber 15 bzw. 18 geregelt. Der Durchflußmengenmesser 14 regelt ebenfalls den Regelschieber 16 einer Kurzschlußleitung zwischen Förderpumpe 9 und Förderleitung 11. Der Regelschieber 16 wird geöffnet, sobald wegen Verstopfungen in der Vorrichtung ein Zufluß von Veidiängermedium über den Regelschieber 15 zu den Aufgeberkammern A und B nicht mehr in dem bei Normalbetrieb üblichen Umfang vorliegt.

Mit 19 ist ein in die Förderleitung eingebautes Absperrventil gekonnzeichnet.

21 kennzeichnet eine Steuereinrichtung, in der die Bewegung der den Leitungen 3/4 und 3ß zugeordneten Ventile koordiniert ist.

Der Unterschied der Vorrichtung gemäß I i g. 1 gegenüber der in F i g. 2 dargestellten Vorrichtung besteht darin, da» an Stelle des Regelschiebers 16 ein Sperrorgan vorhanden ist, welches in das zentrale Steuersystem eingeschaltet ist. und daß darüber hinaus auf die synchrone Bewegung der den Leitungen 3/4 und 3 B zugeordneten Ventile verzichtet ist.

Mit 20 ist das zentrale Steuerungssystem gekennzeichnet. Die Bestimmung für die Zeitpunkte des Einsetzens der Schritte der einzelnen Takte kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Einerseits kann die Steuerung in Abhängigkeit von den jeweils gemessenen Durchflußmengen vorgenommen werden. Es kann auch eine volumetrische Steuerung an Hand des Füllgrades besonderer, zu den Leitungen parallelgeschalteter Behälter vorhanden sein. Es können auch Trübeab last-Einrichtungen beispielsweise durch Isotope zur Steuerung verwendet werden.

Zu Vereinfachungszwecken kann es möglich sein, die Verbindungsleilungen 12 und 13 ohne zugeordnete Ventile als reine Drosselleitungen mit konstantem Durehflußquerschnitt auszuführen, wodurch auch eine Vereinfachung des zentralen Steuersystems 20 möglich ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

17 56 59i

Patentansprüche:

1„ Vorrichtung zum hydraulischen Fördern von in einer Trägerflüssigkeit suspendierten Feststoffen, nämlich Trübe, in Fernleitungen mittels eines durch eine Pumpe unter Druck gesetzten Verdrängermediums, bei welchem verschiedene rohrartige, mit absperrbaren Zu- und Abflüssen versehene Aufgeberkammern abwechselnd von ihrem einen Ende her mittels der unter Niederdruck stehenden Trübe gefüllt werden, die danach durch vom anderen Ende her erfolgende Zuführung von unter Hochdruck stehendem Verdrängermedium in die Förderleitung gedruckt wird, wobei der Druck Vorgang mit der restlosen Verdrängung der in der Aufgeberkammer befindlichen Trübe abgeschlossen ist und dis die Aufgeberkamniem nunmehr füllende Verdrängermedium mit dem erneuten Füllen der Aufgeberkammer durch Trübe abfließt, gekennzeichnet durch zu den Zu- (2A, 2//) und Rückflußleitungen (4/4, 4B) des Verdrängermedimns parallellaufende, getrennt schaltbare Verbindungsleitungen (12A. i2B; XlA, IJß) verminderten Durehflußquerschnittes zur jeweils vor öffnung der zugeordneten Hauptleitung erfolgenden Druckungleichung der Zuflußseile auf das Niveau der Abflußseite.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußquerschnitt der Verbindungslcitungen mit Rücksicht auf den Forderdruck und die Kennlinie der Förderpumpe (9) so bemessen ist, daß beim öffnen der Verbinduiigsleitungen (Ι2Λ. I2Ö; IM, Hfl) der Druck hinter der Förderpumpe (**) konstant bleibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußquerschnitte von Zu- und Rückführungsleitiing des Verdrängermediums druckabhängig regelbar sind (Regelkreise 14, 15; 17, 18).