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Verteiler für Düngeflüssigkeit oder dgl., vorzugsweise
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zum Anbau an Fässern, insbesondere Vakuumfässern Die Erfindung bezieht
sich auf einen Verteiler für Düngeflüssigkeit oder dgl., vorzugsweise zum Anbau
an Fässern, insbesondere Vakuumfässern. Es kann sich bei der Flüssigkeit um z.B.
Jauche, Klärschlamm usw. handeln, aber auch um eine solche zur Unkraut-und Schädlingsbekämpfung
oder um einfaches Wasser zur Beregnung.
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Es ist bekannt, zum Transport von Abwasser und Klärschlamm z.B.
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auf dem Kommunalsektor sowie zum Transport und Ausbringen von Düngeflüssigkeit
in der Landwirtschaft Vakuumfässer, vorzugsweise auf eigenem Fahrgestell zu verwenden.
Diese arbeiten nach folgendem Prinzip: Mittels eines von der Zugmaschine angetriebenen
Kompressors wird im Faß zum Befüllen Unterdruck und zum Entleeren Oberdruck erzeugt.
Das Faßvolumen wird also wechselweise mit der Saug-und Druckseite des Kompressors
verbunden. Ober eine verschließbare Ausgangsluke am hinteren Ende des Fasses wird
bei Druckbeaufschlagung
des Faß-Innenraums der Faßinhalt nach außen
getrieben, während beim Aufbau eines Unterdrucks im Faß Flüssigkeit eingesaugt werden
kann. In jedem Fall bewirkt also der Kompressor Uber den Faßdruck das Füllen und
Leeren. Dabei ist der Kompressor stets vor dem Faßkörper auf dem Fahrgestell angeordnet
und mit seiner Saug- und Druckseite mit dem Faß-Hohlraum verbunden. Mit dieser bekannten
Technik erreicht man jedoch beim Entleeren bzw. Verteilen auf dem Feld nur relativ
geringe Mengenleistungen und Wurfweiten. Der zum Entleeren notwendige Oberdruck
ist nämlich aus Sicherheitserwägungen durch behördliche Vorschriften auf 98,1 KPa
(1 atU) begrenzt. Genehmigungen für höhere Druckwerte werden nur unter Auflagen
erteilt, welche einen höheren technischen Aufwand erfordern, der für den vorstehend
geschilderten Einsatz jedoch unwirtschaftlich ist. Die relativ kurzen Wurfweiten
ergeben beim Verteilen von z.B. DUngeflüssigkeit auf dem Feld entsprechend schmale
Arbeitsbreiten, was den Nachteil mit sich bringt, daß die Fahrspuren verhältnismäßig
dicht nebeneinander liegen und der Boden unerwünscht stark verdichtet wird.
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Auch bei einem anderen Einsatzzweck bringt die herkömmliche Technik
große Nachteile. Vor dem Absaugen der regelmäßig stark verschlammten Jauche müssen
die Vorratsgruben durch Umrühren homogenisiert werden. Mit anderen Worten, der Grubeninhalt
muß in Bewegung gebracht werden, um die unterschiedlichen Bestandteile (Bodenschlamm,
Zwischenflusslgkeit, Schwimmdecke) zu vermischen.
Dies läßt sich
aber mit dem bisher bekannten System nur zeitraubend bewerkstelligen, und zwar entweder
durch Zufuhr von Luft oder durch wiederholtes Befüllen und Entleeren des Fasses
mit Jauche aus bzw. in die Vorratsgrube. Das an zweiter Stelle genannte Verfahren
ist wirksamer, well durch die größere Masse der in die Grube zurückentleerten Flüssigkeit
mehr Bewegungsenergie in den Grubeninhalt übertragen wird, hat aber den Nachteil,
daß der Grubeninhalt nicht ständig bewegt werden kann, sondern nur intermittierend,
d.h. im Wechseltakt vom Füll- und Entleerungsvorgang. Außerdem erfordert diese Arbeitsweise
die Anwesenheit von Bedienungspersonal.
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Es ist ferner bekannt, zur sogenannten Breit- oder Seitenverteilung
der Dungeflussigkeit am Faßauslaß eine mechanisch arbeitende Pumpe bzw. Schleuderpumpe
anzuordnen. Diese mechanisch arbeitenden Pumpen bringen zwar bei der Faßentleerung
auf dem Feld eine ausreichende Wurf- und Mengenleistung, sie haben aber den Nachteil
großer Verschleiß- und Korrosionsanfälligkeit, wobei zu berücksichtigen ist, daß
die hier in Frage stehenden Flüssigkeiten gegenüber Metallen sehr aggressiv sind.
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Man hat auch bereits versucht, mit leistungsstärkeren Kompressoren
zu arbeiten, wodurch zwar aufgrund der größeren Saugkraft eine Verbesserung der
Fülleistung erreicht werden konnte, beim Druckaufbau im Fößinneren für den Entleerungsvorgang
ist jedoch wieder die bereits eingangs erwähnte Druckgrenze von 98,1 KPa (1 atU)
maßgebend, welche nicht überschritten werden darf. Der Drucküberschuß muß daher
in diesem Fall Uber Sicherheitsventile
nutzlos abgeblasen werden.
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Der-Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verteiler für Düngeflüssigkeit
oder dgl. zu schaffen, der verschleiß- und korrosionsfest sowie baulich einfach
ist, beim Verteilen auf dem Feld die Erzielung verhältnismäßig großer Wurfweiten
ind Mengenleistungen gewährleistet sowie eine permanente Homogeni-,sierung des Inhalts
von Vorratsgruben mittels ausgetriebener, an kinetischer Energie reicher Flüssigkeit
ermöglicht.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Verteiler
als pneumatischer Werfer ausgebildet ist, der einen sich gegen die Austrittsöffnung
für die Düngeflüssigkeit konisch verjüngenden Rohrstutzen aufweist, in dem die in
Achsrichtung eingeführte Düngeflüssigkeit durch mehrfach in axialen Abständen zugeführte
Druckluftströmungen dynamisch beschleunigt wird. Dieser pneumatische Werfer kann
vorteilhaft an der Druckseite des ohnehin vorhandenen, zur Faßfüllung erforderlichen
Kompressors angeschlossen werden. Die unter geringem Druck maximal 98,1 KPa (1 atü)]
in den konischen Rohrstutzen einströmende Düngeflüssigkeit wird durch-die Konizität
und durch die Druckluftströmungen nacheinander über eine längere Einwirkungsstrecke
beschleunigt, so daß eine hohe Austrittsgeschwindigkeit und demzufolge große Wurfweiten
bei gleichzeitiger hoher Mengenleistung erreicht werden. Die in den konischen Rohrstutzen
des pneumatischen Werfers eingeführten
Luftströmungen bewirken ferner
vorteilhaft eine starke Turbulenz in der ausgesprühten Flüssigkeit und es wird ein
weit aufgefächerter, über die gesamte Wurfweite gleichmäßig verteilt abregnender
Strahl erreicht. Je mehr Druckluftströmungen hintereinander in den konischen Rohrstutzen
eintreten, um so stärker wird die Düngeflüssigkeit beschleunigt.
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Auf diese Weise können mit Kompressoren herkömmlicher DrucK-leistung
mehrfach größere Wurfweiten und erheblich höhere Abgabemengenleistungen erreicht
werden als beim Stand der Technik durch Aufbau eines statischen Oberdrucks im Faßkörper.
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Vorteilhaft können ferner die mit dem Kompressor maximal erreichbaren
Drücke Ein der Regel 245 KPa (2,5 atü)] voll genutzt werden, denn sie werden dort
aufgebaut, wo sie leicht beherrschbar-sind und Auflagen der Zulassungsbehörden kostengünstig
erfüllt werden können, nämlich im Gußgehäuse des Kompressors selbst, das ohnehin
bis 245 KPa (2,5 atü) belastet werden kann, im Werfer und in der Leitung zwischen
Kompressor und Werfer.
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Die beiden zuletzt genannten Teile, nämlich die Leitung und der Werfer,
können im Gegensatz zum Faßkörper einfach so verstärkt werden, daß die Herstellungskosten
und auch das Gewicht des gesamten Geräts kaum merklich steigen. Insgesamt betrachtet,
kommt daher der pneumatische Werfer preiswerter als die bisher gebräuchlichen mechanischen
Verteilerpumpen. Weitere Vorteile des pneumatischen Werfers bestehen darin, daß
er verschleißfrei sowie energiesparend arbeitet und verhältnismäßig einfach korrosionsfest
ausgeführt werden kann. Aufgrund der hohen Wurfweiten
ermöglicht
der Werfer gemäß der Erfindung ferner eine bodenschonende Verteilung der Düngeflüssigkeit
auf dem Feld, da die Spuren des Gespanns entsprechend weit voneinander beabstandet
werden können. Mit anderen Worten, die Druckschäden durch Fahrspuren können so erheblich
verringert werden.
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Schließlich bringt der pneumatische Werfer gemäß der Erfindung den
Vorteil, daß man den Inhalt von Vorratsgruben permanent homogenisleren kann und
dadurch Zeit und Personal spart.
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Während man mit durch den pneumatischen Werfer ausgetriebener Flüssigkeit,
die reich an kinetischer Energie ist, den Grubeninhalt rührt, wird zugleich im Faßinnenraum
aufgrund des sinkenden Flüssigkeitsspiegels ein Vakuum erzeugt, das Uber eine zweite
Luke Flüssigkeit aus der Grube in das Faß zieht.
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Dieser Kreislauf der Flüssigkeit von der Grube Uber das Faß zurück
in die Grube kann Uber eine praktisch beliebig lange Zeitspanne aufrechterhalten
werden bis der Grubeninhalt genügend homogenisiert ist.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann die DUngeflUssigkeit
in dem pneumatischen Werfer wahlweise entweder zentrisch oder peripher eingeführt
und die Druckluft umgekehrt peripher oder zentrisch zugeführt werden.
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Zweckmäßig erfolgt nach noch einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
die Zuführung der Druckluft Uber eine mehrstufige, kaskadenförmig ausgebildete DUse,
die achsgleich in dem konischen Rohrstutzen angeordnet ist. Eine solche mehrstufige
DUse
stellt ein verhältnismäßig preiswertes und effektvolles Element
dar, um die Druckluftströmungen nacheinander in axialen Abständen in dem konischen
Rohrstutzen freizusetzen, so daß sie die Düngeflüssigkeit beschleunigen können.
Je größer die Zahl der hintereinander geschalteten Treibstufen dieser Düse ist,
umso mehr kinetische Energie kann auf die Düngeflüssigkeit übertragen werden.
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Nach noch einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Düse
aus mehreren, koaxial angeordneten und gegen die Austrittsöffnung des Rohrstutzens
stufenweise einen kleineren Durchmesser aufweisenden Rohren bestehen, die durch
dünnwandige Stege untereinander und mit dem Rohrstutzen verbunden sind, wobei die
durch diese Rohre zentrisch zugeführte Druckluft die zwischen diesen Rohren und
dem Rohrstutzen peripher eingefUhrte Düngeflüssigkeit beschleunigt. Bei dieser Ausführungsform
wird im zentralen Bereich des konischen Rohrstutzens über eine gewisse axiale Strecke
eine Unterdruckzone ausgebildet, die die DUngeflüssigkeit aus dem Faßkörper zieht.
Da bei dieser AusfUhrung-sform die Haltestege mindestens für das äußerste Rohr der
Düse im Strömungsbereich der DUngeflüssigkeit liegen, muß der Durchtrittsquerschnitt
für die Flüssigkeit so gewählt werden, daß zwischen den Stegen genügend Durchtrittsraum
für die Flüssigkeit verbleibt. Mit zunehmender Verjüngung des Rohrstutzens steigt
dann die Strömungsgeschwindigkeit der DUngeflüssigkeit und somit deren Kraft, evtl.
Verstopfungen zu beseitigen.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekenn zeichnet,
daß die Düse aus mehreren, koaxial angeordneten, trichterförmigen oder konischen
Rohrabschnitten besteht, die sich gegenseitig mit radialem Spiel überlappen und
durch dünnwandige Stege mit dem Rohrstutzen verbunden sind, wobei die im Raum zwischen
diesen Rohrabschnitten und dem Rohrstutzen peripher zugeführte Druckluft die durch
diese Rohrabschnitte zentrisch eingeführte Düngeflüssigkeit beschleunigt. Diese
Version hat den Vorteil, daß die Haltestege fUr die Rohrabschnitte in der luftdurchströmten
Zone liegen, während für den Durchtritt der Düngeflüssigkeit der gesamte lichte
Querschnitt der trichterförmigen oder konischen Rohrabschnitte zur Verfügung steht.
Dadurch ist die Gefahr, daß in dem pneumatischen Werfer Verstopfungen auftreten,
praktisch vollständig beseitigt.
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Wenn nach noch einer Ausführungsform der Erfindung der in bekannter
Weise mit dem Innenraum eines Fasses verbundene Kompressor mit seiner Druckseite
an dem pneumatischen Werfer angeschlossen ist, wird vorteilhaft der ohnehin vorhandene
Kompressor zugleich für den Betrieb des pneumatischen Werfers benutzt.
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Der Verteiler gemäß der Erfindung kann ferner vorteilhaft auch losgelöst
von Fässern zum Homogenisieren der Flüssigkeit in einer Vorratsgrube, einem Güllesilo
oder dgl. Behälter
angewendet werden und zu diesem Zweck an der
Druckseite eines Kompressors angeschlossen sein. Bei dieser Betriebsweise wird der
pneumatische Werfer zweckmäßig beweglich aufgehängt und in den Inhalt des Behälters
eingetaucht, damit dieser in unterschiedlichen Richtungen aufgewirbelt und homogenisiert
werden kann. Dabei ist von dem pneumatischen Werfer lediglich eine flexible Leitung
zu dem Kompressor zu führen.
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Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnungen von Ausführungsbeispielen
erläutert. Es zeigen: Fig. l eine schematische Ansicht eines Vakuumfasses mit dem
erfindungsgemäßen pneumatischen Werfer und einem Kompressor, an dem das Vakuumfaß
und der pneumatische Werfer angeschlossen sind; Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt
des in Fig. 1 gezeigten pneumatischen Werfers; Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang
der Linie III - III in Fig. 2 und Fig. 4 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform
des pneumatischen Werfers.
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In Fig. 1 ist mit 10 ein Vakuumfaß gekennzeichnet, das auf einem nicht
gezeigten Fahrgestell angeordnet sein kann und an seiner
vorderen
Stirnwand eine Eingangsluke 11 und an der hinteren Stirnwand eine Ausgangsluke 12
aufweist. Beide Luken sind jeweils durch einen Schieber 13 bzw. 14 verschließbar.
Das Vakuumfaß 10 enthält ferner einen Dom 15, durch welchen eine Rohrleitung 16
in den Innenraum des Vakuumfasses geführt ist.
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Diese Rohrleitung 16 ist über einen Anschlußstutzen 17 mit einem Kompressor
18 verbunden. Mit dem Anschlußstutzen 17 ist gleichfalls eine Rohrleitung 19 verbunden,
die zu einem als pneumatischen Werfer 20 ausgebildeten Verteiler geführt ist, welcher
an der Ausgangsluke 12 in Strömungsrichtung nach dem Schieber 14 angeordnet ist.
Das Vakuumfaß 10 und der pneumatische Werfer 20 sind somit parallel an den Kompressor
18 angeschlossen. Bei letzterem handelt es sich um eine wahlweise auf Druck- oder
Saugbetrieb umschaltbare Ausführung.
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Am oberen Ende der Rohrleitung 16 ist ein Rückschlag-Schwimmerventil
9 angeordnet, und ferner sind in der Rohrleitung 16 vom Kompressor 18 weg ein Druckminderventil
2, ein Absperrventil 3 und ein Sicherheitsventil 4 vorgesehen, während in der Rohrleitung
19 ein Rückschlagventil 5 angeordnet ist. Die Funktion dieser Ventile wird noch
erläutert.
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Der pneumatische Werfer 20 ist in den Fig. 2 und 3 ausfUhrlicher gezeigt.
Er weist einen an die Ausgangsluke 12 angeschlossenen Rohrstutzen 21 auf, der sich
gegen die Austrittsöffnung 22 konisch verjüngt. In dem sich konisch verjungenden
Teil des
Rohrstutzens 21 ist eine mehrstufige, kaskadenförmig ausgebildete
Düse 23 achsgleich zum Rohrstutzen 21 angeordnet.
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Diese kaskadenförmige Düse 23 besteht bei der Ausführungsform nach
den Fig. 1 - 3 aus drei Rohren 24, 25 und 26, die gegen die Austrittsöffnung 22
stufenweise einen kleineren Durchmesser aufweisen, wobei das Rohr 24 mit der Rohrleitung
19 verbunden ist. Zwischen den einzelnen Rohren 24, 25 und 26 ist für den Durchtritt
von Druckluft ein ausreichendes radiales Spiel vorhanden. Das Rohr 25 ist am Ende
des Rohres 24 durch z.B. zwei diametral einander gegenüberliegende, dünnwandige
Stege 27 gehalten, während das Rohr 26 in ähnlicher Weise durch zwei diametral einander
gegenüberliegende, dünnwandige Stege 28 gehalten ist, die zwischen dem Rohr 26 und
dem Rohr 25 nahe dessen Ende angeordnet sind. Das Rohr 24 ist seinerseits durch
zwei gleichfalls diametral einander gegenüberliegend angeordnete, dünnwandige Stege
29 gehalten, die zwischen dem Rohr 24 und dem Rohrstutzen 21 befestigt sind. Im
Ausführungsbeispiel sind, wie Fig. 3 zeigt, die Stege 27, 28 und 29 axial untereinander
ausgefluchtet. Es wird ferner bemerkt, daß sich die Rohre 25 und 26 gemeinsam um
ein gleiches Ausmaß in das Rohr 24 hineinerstrecken.
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Bei dem pneumatischen Werfer 20 nach den Fig. 1 bis 3 wird die zu
verteilende Düngeflüssigkeit peripher in den Rohrstutzen 21 eingeführt, wie durch
die strichpunktierten Linien 30 angedeutet ist. Der konische Abschnitt des Rohrstutzens
21 bewirkt eine
Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Düngeflüssigkeit
30 und die in axialen Abständen bei 31, 32 und 33 aus der kaskadenförmigen DUse
23 austretende Druckluft bewirkt zusätzlich eine dynamische Beschleunigung der Düngeflüssigkeitsströmung
in Richtung Austrittsöffnung 22.
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Bei dem pneumatischen Werfer 200 der Fig. 4 wird im Gegensatz zum
vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die durch strichpunktlerte Linien angedeutete
Düngeflüssigkeit 30 zentrisch und die Druckluft peripher zugefuhrt. Diese Ausführungsform
weist zu diesem Zweck Im konischen Teil des Rohrstutzens 21 eine mehrstufige Düse
230 aus drei koaxial angeordneten, konischen Rohrabschnitten 24a, 25a, 26a auf,
die durch dünnwandige Stege 34 gehalten sind, die an der Innenseite des Rohrstutzens
21 befestigt sind, wobei ihre Ausfluchtung den Stegen 27, 28 und 29 der Fig. 2 und
3 entsprechen kann. Die konischen Rohrabschnitte verjüngen sich gegen die Austrittsöffnung
22 hin fortschreitend, wobei die Enden kleineren Durchmessers der Rohrabschnitte
24a und 25a in die aufgeweiteten Enden der Rohrabschnitte 25a bzw. 26a mit radialem
Spiel so hineinragen, daß die peripher im Raum zwischen den Rohrabschnitten 24a
bis 26a und dem Rohrstutzen 21 zugeführte Druckluft bei 35 und 36 nach innen gegen
die DUngeflUssigkeit 30 strömen kann, um diese zu beschleunigen. Ein weiterer ringförmiger
Austrittsspalt 37 fUr die Druckluft ist zwischen dem Ende kleineren Durchmessers
des Rohrabschnitts 26a und dem bei 38 eingeschnürten Rohrstutzen 21 ausgebildet.
Auch bei diesem
Ausführungsbeispiel wird die Strömungsgeschwindigkeit
der Düngeflüssigkeit 30 im Werfer 200 aufgrund der Konizität der Rohrabschnitte
24a bis 26a erhöht, wobei die in axialen Abständen bei 35, 36 und 37 zugeführte
Druckluft die Düngeflüssigkeit in Richtung Austrittsöffnung 22 zusätzlich beschleunigt.
Die Zuführung der Druckluft erfolgt beim pneumatischen Werfer 200 gleichfalls durch
die Rohrleitung 19 (Fig. 1) und in den ringförmigen Raum 39 zwischen Rohrstutzen
21 und dem Rohrabschnitt 24a. Der letztere ist mit seinem rückwärtigen Ende mit
der Ausgangsluke 12 verbunden.
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Wenn das Vakuumfaß 10 mit Düngeflüssigkeit gefüllt werden soll, wird
der umschaltbare Kompressor 18 auf Saugbetrieb eingestellt und der Schieber 13 an
der Eingangsluke 11 geöffnet, der Schieber 14 an der Ausgangsluke 12 dagegen geschlossen.
Ferner ist das Absperrventil 3 offenzuhalten. Wenn der Kompressor 18 nun arbeitet,
schließt das Rückschlagventil 5 und über die Rohrleitung 16 und das geöffnete Rückschlag-Schwimmerventil
9 wird im Vakuumfaß 10 ein Unterdruck erzeugt, der über die geöffnete Eingangsluke
11 Düngeflüssigkeit ansaugt, bis der Flüssigkeitsstand im Vakuumfaß so hoch ist,
daß das Rückschlag-Schwimmerventil 9 schließt. Dadurch wird der Innenraum des Vakuumfasses
10 vom Kompressor 18 getrennt.
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Wenn das Vakuumfaß 10 entleert werden soll, wird der Kompressor 18
auf "Drücken" umgeschaltet, der Schieber 13 an der Eingangsluke
11
geschlossen und der Schieber 14 an der Ausgangsluke 12 geöffnet. Das Sicherheitsventil
4 stellt dabei sicher, daß die Druckgrenze von 98,1 KPa (1 atü) im Vakuumfaß 10
nicht überschritten wird, und das Druckminderventil 2 bewirkt, daß der größte Teil
des vom Kompressor 18 abgegebenen Druckluftvolumens über die Rohrleitung 19 zumpneumatischen
Werfer 20 abgezweigt wird. Das Rückschlagventil 5 ist bei dieser Betriebsweise geöffnet,
so daß der Faßinhalt über die Ausgangsluke 12 und dem pneumatischen Werfer 20 entleert
werden kann. Der dabei gleichzeitig entstehende Oberdruck im Vakuumfaß 10 von maximal
98,1 KPa (1 atü) verstärkt die Leistung des pneumatischen Werfers 20.
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Wenn der Inhalt einer Grube "gerührt" werden soll, wird das Vakuumfaß
10 zunächst wie vorstehend beschrieben gefüllt.
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Anschließend wird der Schieber 14 an der Ausgangsluke 12 geöffnet
und der Kompressor 18 auf "Drücken" eingestellt. Ferner wird das Absperrventil 3
in der Rohrleitung 16 geschlossen.
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Wenn dann der Kompressor 18 arbeitet und über die Rohrleitung 19 dem
pneumatischen Werfer 20 Druckluft zuführt, wird die Flüssigkeit über das Vakuumfaß
10 nach dem Hebeprinzip fortlaufend umgewälzt und dadurch der Grubeninhalt intensiv
"gerührt".
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Der pneumatische Werfer kann aber auch vom Faß getrennt zum Homogenisieren
eines Grubeninhalts verwendet werden, wobei er
im aufgehängen Zustand
in den Grubeninhalt eingetaucht werden kann, bei Verbindung über eine flexible Rohrleitung
mit dem Kompressor.