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Verfahren und Vorrichtung zur Beförderung von staubförmigem Material von einem
Behälter zum anderen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Beförderung von staubförmigem
Material von einem Behälter zu einem andern.
Die meisten mit staubförmigen Materialien han- delnden Industriebetriebe, vor allem die mehler- zeugenden Industrien, benötigen einfache, billige und wirksame Verfahren und Vorrichtungen zur
Beförderung der Materialien, und zwar entweder für die Fortbewegung derselben im Inneren der
Fabriksanlage selbst oder für die Auslieferung an die Abnehmer.
Es sind bereits zahlreiche Verfahren und Vor- richtungen für die Beförderung staubförmigen Ma- terials vorgeschlagen worden. Gemäss den meisten dieser Vorschläge erfolgt der Transport des Mate- rials unter Verwendung von Druckluft. Bei dieser Art von Materialtransport kommen auf jede Ge- wichtseinheit des zu befördernden Materials 1 bis
2 Gewichtseinheiten an Luft, welche die wirkende
Kraft darstellt und das Material entsprechend ihrer eigenen Bewegung fortbewegt. Der Luftdruck ist dabei gewöhnlich kleiner als etwa 1/15 at (1 Pfund/Quadratzoll) und die Luftgeschwindigkeit zirka 610 bis 1525 m pro Minute (2000 bis 5000 Fuss/min). Der Luftstrom in einem derartigen Beförderungssystem enthält das zu befördernde Material also nur in relativ kleinen Mengen und weist oft sogenannte "tote Flecken" auf, in welchen überhaupt kein staubförmiges Material befördert wird.
Zufolge des grossen Luftvolumens, das für die Beförderung des staubförmigen Materials bei diesem System verwendet werden muss, erweist es sich als notwendig, bei der Beförderung von Mehl od. dgl. die Luft zu filtern, was eine erhebliche Verteuerung des Transportes mit sich bringt. Da die Dichte des transportierten Materials bei diesem Beförderungsverfahren sehr gering, die Leitung von relativ grossem Querschnitt, die Luftgeschwindigkeit relativ hoch (610 bis 1525 m pro Minute) und die aufzuwendende Kraft gleichfalls relativ gross ist, ist weiters der Gesamtwirkungsgrad dieses Beförderungssystems als schlecht zu bezeichnen.
Es ist auch schon bekannt, staubförmige Materialien zwecks Förderung derart mit Luft zu mischen, dass sie fliessbar werden. Zur Fliessbarmachung ist dabei nur eine Gewichtseinheit Luft für zirka 50 bis 200 Gewichtseinheiten Material erforderlich. Bei diesen Verfahren bzw. Vorrich- tungen sind Luftgleitbahnen vorgesehen, entlang welcher die Materialien unter dem Einfluss der
Schwere auf ein niedereres Niveau gelangen. So- ferne das Material auf ein höheres Niveau oder auf grössere Entfernungen in im wesentlichen ho- rizontaler Richtung gefördert werden soll, müssen bei den bekannten Vorrichtungen zusätzliche Me- chanismen zur Fliessbarmachung entlang des Be- förderungsweges vorgesehen werden.
Die Erfindung hat sich zum Ziele gesetzt, ein
Verfahren bzw. eine Vorrichtung zu schaffen, mit welchen eine Förderung des Materials im fliessbaren Zustand auf ein höheres Niveau bzw. auf grössere horizontale Entfernung möglich ist, ohne dass auf dem Förderweg irgendwelche zusätzliche Mechanismen angeordnet werden müssen, wobei die Vorrichtung möglichst einfach im Aufbau und damit ihre Herstellung billig sein soll.
Das erfindungsgemässe Verfahren besteht nun darin, dass das Material aus dem einen Behälter in einem ununterbrochenen Strom einer Kammer zugeführt, in dieser Kammer mit Luft, die unter einem Druck von 1/7 bis 3, 5 at eingeleitet wird, und zwar im Verhältnis von einem Gewichtsteil Luft zu 50 bis 200 Gewichtsteilen Material vermischt und in diesem flüssigkeitsähnlichen Zustande allein durch den in der Kammer herrschenden Luftdruck in den andern Behälter bewegt wird.
Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass die mit einem Auslass versehene Kammer mit dem das staubförmige Material enthaltenden Behälter über eine sich drehende Luftschleuse in Verbindung steht und eine an einem Verdichter angeschlossene Luftzufuhrleitung aufweist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der folgenden Erläuterung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele zu entnehmen. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 in schaubildlicher Darstellung eine gemäss der Erfindung ausgestattete fahrbare Ausgabevorrichtung für Mehl, wobei zwecks Sichtbarmachung des Inneren derselben die Seitenwand zum Teil herausgebrochen gezeichnet ist. Fig. 2 stellt einen teilweisen Längsmittelschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte Ausgabevorrichtung dar.
Fig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2, Fig. 4 zeigt einen teilweisen Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung,
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welche mit derjenigen gemäss den Fig. 1 bis 3 bis auf die Druckkammer, die dabei zwei an den ent- gegengesetzten Enden vorgesehene Ausflussöffnun- gen und eine darin horizontal angeordnete Luftschleuse aufweist, übereinstimmt. Fig. 5 veranschau- licht einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, wobei die Luftschleuse ausserhalb des Behälters angeordnet ist.
Die in den Fig. 1 bis 4 veranschaulichte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes umfasst eine Ausgabevorrichtung U, welche lösbar mit einem Zugwagen T verbunden ist (Fig. 1). Im Rahmen 6 der Ausgabevorrichtung U sind Vorderräder 7 und Hinterräder 8 vorgesehen, wodurch ein Fortbewegen der Ausgabevorrichtung ermöglicht wird. Auf dem Rahmen 6 ist ausserdem ein Behälter 9 montiert, dessen Bodenwände 10 und 11 von vorne und hinten schräg nach unten gegen die Mitte des Behälters zu verlaufen. Die Seitenwände des Behälters sind mit 12 und 13, die Vorderwand mit 14 und die Rückwand desselben mit 15 bezeichnet. In der Decke des Behälters ist eine öffnung 16 mit einem Deckel 17 vorgesehen, durch welche das staubähnliche Material eingebracht wird.
Oberhalb der Bodenwände 10 und 11 erstrecken sich im wesentlichen parallel zu diesen ein Paar Luftführungsbahnen 18 und 19, von denen jede durch eine Gewebebahn 20, beispielsweise aus vierfacher Leinwand od. dgl. gebildet wird. Diese Gewebebahn 20 wird im wesentlichen durch senkrecht stehende Querträger 21, welche entlang der ganzen Länge dieser Luftführungsbahnen zwischen den
Seitenwänden 12 und 13 querverlaufen, parallel zu den Bodenwänden 10 und 11 gehalten. Jeder dieser Querträger 21 ist mit einer Vielzahl von öffnungen 22 versehen, welche die Zwischenräume 23 zwischen den einzelnen Querträgern untereinander verbinden. Die Gewebebahn 20 ist derart an den Seitenwänden 12 und 13 befestigt, dass das Entweichen von Luft und damit von staubförmigem Material an dieser Stelle wirksam verhindert ist.
Zwischen je zwei Querträgern 21 mündet ein relativ kurzer Kanal 24 in die Zwischenräume 23, wie dies aus Fig. 4 ersichtlich ist. Jeder dieser Kanäle 24 ist mit einer gemeinsamen Rohrleitung 25 verbunden, welche ihrerseits wieder mit einer Ausgangsrohrleitung in Verbindung steht, die in eine Drucktrommel 27 mündet, oberhalb welcher ein Verdichter 28 montiert ist. Dieser Verdichter 28 wird über einen endlosen Riemen 30 von einem Motor 29 angetrieben. Zwischen der Ausgangsrohrleitung 26 und den gemeinsamen Rohrleitungen 25 ist ein Ventil 31 geschaltet, welches den Durchtritt von Luft mit einem Druck von zirka 1/30 bis 1/7 at (Vs bis 2 engl. Pfund/Quadratzoll) in die Zwischenräume 23 gestattet. Es ist klar, dass statt der Verwendung der Ausgangsrohrleitung 26 auch separate Luftdruckerzeugungsquellen vorgesehen werden können.
Quer zur Längsachse der Ausgabevorrichtung U ist in letzterer eine Luftschleuse L eingebaut. Diese Luftschleuse umfasst eine Welle 32, welche drehbar gelagert ist und sich über die ganze Breite des Bodens des Behälters 9 erstreckt. Auf der Welle 32 ist eine Vielzahl radialer, über deren ganze Länge sich erstreckender Arme bzw. Scheidewände 33 vorgesehen, welche zwischen sich Kammern bilden. Diese Arme 33 sind so gestaltet, dass sie Teile des staubförmigen Materiales vom Behälter 9 mitzunehmen vermögen, wenn sich die Welle 32 dreht, ohne den in einer länglichen materialaufnehmenden oder Druckkammer 34 enthaltenen Luftdruck wesentlich zu verringern. Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, ist diese Luftschleuse auf dem oberen Teil der Druckkammer 34, u. zw. entlang derselben angeordnet.
Diese Druckkammer 34 besitzt einen Auslass 35, welcher mit einem raschschliessenden Ventil 36 versehen ist und mit einer flexiblen Rohrleitung 37 verbunden werden kann, welche eine erhebliche Länge aufweist, um in das Innere des Behälters, in welchen das staubförmige Material eingebracht werden soll, zu reichen. Die Luftschleuse L kann auch durch einen zweiten Motor 38 über einen endlosen Riemen 39 betätigt werden.
Innerhalb der Druckkammer 34 ist im unteren Teil derselben eine über deren ganze Länge sich erstreckende zweite Luftführungsbahn S angeordnet. Diese Luftführungsbahn enthält eine Gewebebahn 40 aus ähnlichem Material wie die Bahnen 20 der eingangs erwähnten Luftführungsbahnen. Diese Gewebebahn 40 ist gleicherweise durch senkrecht stehende Querträger 41, deren jeder eine Vielzahl von Öffnungen 42 aufweist, welche die Zwischenräume zwischen den einzelnen Querträgern untereinander verbinden, gebildet. Eine Lei- tung 43 zweigt unterhalb der Gewebebahn 40 ab und führt zur Ausgangsrohrleitung 26.
Zwischen letzterer und der Leitung 43 ist ein Ventil 44 zwischengeschaltet, welches den Durchtritt einer derart grossen Luftmenge gestattet, dass in der Kammer der je nach Entfernung und Höhe, in welche das Material befördert werden soll, erforderliche Druck erzeugt werden kann.
Der Behälter 9, die Luftschleuse L und die Druckkammer 34 mit ihrem Auslass 36 und die Rohrleitung 37 können als Förderleitungssystem angesehen werden, in welchem die Druckkammer 34 eine Materialaufnahmekammer bildet, und wenn in der Folge dieser Ausdruck gebraucht wird, so ist damit beabsichtigt, ihn so zu verstehen.
Fig. 4 zeigt eine Druckkammer 45, welche an ihren beiden Enden je einen Auslass 46 und 47 mit je einem raschschliessenden Ventil 48 und 49 aufweist. Die Luftführungsbahn 50 ist ebenso ausgebildet wie diejenigen gemäss den Fig. 1 bis 3. nur mit dem Unterschied, dass sie horizontal verläuft.
Fig. 5 zeigt schematisch eine etwas geänderte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, wobei sich die Luftschleuse L ausserhalb des Behälters 9 befindet und mit diesem durch eine Leitung 55 verbunden ist. Ausserdem ist die Luftschleuse L unabhängig von der Druckkammer 56 angeordnet
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und steht mit dieser über eine Leitung 57 in Verbindung. Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, eine Leitung 58 vorzusehen, welche sich aufwärts erstreckt und in den Behälter 9 an dessen Decke einmündet. Eine zweite Leitung 59 führt von der Leitung 58 in die Leitung 55 nahe an der Stelle, wo diese in die Luftschleuse einmündet. In Fig. 2 ist eine dieser Leitung 58 ähnliche Leitung angedeutet.
Diese Rohrleitung 58 dient dazu, um eine rasche Druckänderung zu gestatten, ohne den Materialfluss zu beeinträchtigen und so ein schnelles Entweichen der Luft zu ermöglichen, welche beim übergang des Materials vom staubförmigen zum kompakten Zustand frei wird. Mit andern Worten, diese Leitung begegnet der Tendenz der so frei gewordenen Luft, durch die feste Masse des Materiales in der Leitung 55 hindurch hochzusteigen. Auf diese Weise vermag die freiwerdende Luft dem Fluss des Materiales nicht entgegenzuwirken und diesen in keiner Weise zu stören.
Um die erfindungsgemässe Vorrichtung zu betreiben, wird der Motor 29 zwecks Erzeugung von Druckluft in der Druckkammer 27 in Tätigkeit versetzt, wodurch Luft durch das Ventil 31 in die Luftführungsbahnen 18 und 19 gelangt. Die Luft wird in letzteren durch die Gewebebahnen 20 hindurch aufwärtssteigen und sich mit dem staubförmigen Material, z. B. Mehl, gründlich vermischen.
Diese Aufwärtsbewegung der Luft durch das Mehl verursacht eine Verstaubung desselben, oder mit andern Worten, ermöglicht diesem ein Fliessen in einer dem Wasser ähnlichen Weise. Es scheint, als ob die einzelnen Teile des Mehles zeitweilig in einem Schwebezustand gehalten würden, jedoch findet in Wirklichkeit ein Fliessen des Mehles entlang der geneigten Luftführungsbahnen 18 und 19 zur Luftschleuse L zu statt. Wenn der Druck im Verdichter steigt, so wird die Luft durch das Ventil 44 und durch die Luftführungsbahn S in das Innere der Druckkammer 34 eintreten und dort einen Druck von vorzugsweise zirka 1/3 at (5 engl. Pfund/Quadratzoll) hervorrufen. Gewöhnlich finden Drücke von 1/3 bis 1 at (5 bis 15 engl. Pfund/ Quadratzoll), je nach Entfernung und Höhe, Verwendung. Die Luftführungsbahn S ist leicht gegen die Auslassöffnung 35 zu geneigt.
Wenn der Druck in der Druckkammer 34 die gewünschte Höhe erreicht hat, welche von der Entfernung, Krümmung, dem Weg und von der Höhe, auf welche das Mehl gefördert werden soll, abhängig ist, wird der Motor 38 in Tätigkeit gesetzt, um die Luftschleuse L in Umdrehung zu versetzen. Die Arme bzw. Scheidewände 33 der Luftschleuse L entnehmen aus dem Inneren des Behälters 9 ungefähr gleiche Mengen von Mehl und setzen diese in der Druckkammer 34 ab, ohne den Druck in derselben wesentlich zu vermindern. Die Luftschleuse wird in der Weise betätigt, dass eine gleichmässige Einführung des Mehles in das Innere der Druckkammer erfolgt, so lange, bis der Behälter 9 leer ist.
Wenn das Mehl durch die Luftschleuse L in die Druckkammer 34 eingebracht ist, wird dieses Ma- terial durch die Aufwärtsbewegung der Luft durch die Führungsbahn S hindurch wenigstens teilweise im Fliesszustand erhalten. Wenn ein Teil des Mehles in seinen normalen Zustand zurückkehrt, so wird es augenblicklich wieder durch die Führungsbahn S in der Druckkammer in den Fliesszustand versetzt. Die durch die Führungsbahn S aufsteigende Luft erhält auf diese Weise fortlaufend das darin befindliche Mehl im Fliesszustand.
Wenn das Ventil 36 nicht geöffnet ist, wird das in der Druckkammer 34 befindliche Mehl im Fliesszustand verbleiben trotz des Umstandes, dass es durch die Luftschleuse L in die Kammer hineingefüllt wird. In solch einem Falle wird die Luftschleuse L fortfahren, das zwischen den Armen 33 befindliche Mehl mit sich herumzubefördern, ohne dass sich dieses sodann im Inneren der Druckkammer verfestigt.
Wenn das Ventil 36 geöffnet wird, wird das Mehl mit grosser Heftigkeit durch die Leitung 37, diese vollkommen ausfüllend, ähnlich, wie man dies bei Wasser erwarten würde, strömen. Auf diese Weise wird der ganze Behälter 9 rasch entleert, ohne kostspielige Einrichtungen vorsehen und umfangreiche Investitionen in Bäckereibetrieben vornehmen zu müssen.
Sollte es notwendig sein, den Fluss in der Leitung 37 aus irgendeinem ungewöhnlichen Grund unterbrechen zu müssen, so wird dies leicht ohne Beeinträchtigung der Wirkung der Vorrichtung dadurch bewerkstelligt, dass vor allem der Motor 38 abgestellt wird und damit die Luftschleuse ausser Tätigkeit kommt. In kürzester Zeit wird die Druckluft in der Druckkammer 34 das in letzterer und in der Rohrleitung 37 verbliebene Mehl entfernen. Sobald dies erfolgt ist, wird das Ventil 36 geschlossen und der Arbeitsvorgang kann, wenn gewünscht, in der bereits geschilderten Weise wieder aufgenommen werden. Es besteht somit keinerlei Gefahr einer Verstopfung für die erfindungsgemässe Vorrichtung, wenn sie einwandfrei gehandhabt wird.
Die Vorrichtung gemäss Fig. 4 ist nach beiden Seiten entladbar und ermöglicht dadurch die Verwendung solcher Vorrichtungen auch in jenen Fällen, in denen eine Ausgabevorrichtung mit nur einer Entlademöglichkeit seinen Zweck nicht voll zu erfüllen vermag. Das im Fliesszustand befindliche Mehl wird sich in der Richtung bewegen, welche durch das jeweils geöffnete Ventil freige-
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durch die Luftführungsbahn 50 aufwärtssteigende Luft bis zu einer Tiefe im Fliesszustand gehalten, dass die Auslassöffnungen 46 und 47 vollkommen in diesen Bereich zu liegen kommen.
In der Praxis wird die Druckkammer im Verhältnis zu den Abmessungen des Behälters 9 wesentlich kleiner gestaltet sein. Es ist natürlich auch möglich, dass die Luftschleuse hinsichtlich ihrer Abmessungen verkleinert bzw. vergrössert werden kann, je nach dem vorbestimmten Ausmass der zu entladenden Menge an staubförmigem Material.
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Es können selbstverständlich auch andere als die vorstehend angeführten Mittel zur Fliessbarmachung des Mehles, u. zw. entweder im drucklosen Behälter 9 oder in der Druckkammer 34 oder in beiden Verwendung finden.
Der Behälter 9 wird in der Mühle aller Wahrscheinlichkeit nach durch ähnliche Einrichtungen, wie sie vorstehend für die Entladung offenbart wurden, beladen, wobei diese Beladung des Behälters 9 über eine Rohrleitung durch die Öffnung 16 erfolgt. Nachdem der Behälter beladen ist, wird die Ausgabevorrichtung U durch den Zugwagen T zu einer neben dem zu beliefernden Bäckereibetriebe gelegenen Stelle gebracht, wo die Entladung des Behälters 9 durch einen einzigen Arbeiter vorgenommen werden kann. Auf diese Weise entfällt jegliche Verpackung des Mehles, wodurch die Kosten für die Säcke, für die für die Füllung und den Transport derselben erforderliche Arbeit sowie die Kosten für eine entsprechende Anzahl von Lagerräumen in den Bäckereibetrieben fortfallen.
Durch eine derart rasche und leichte Entladungsmöglichkeit ist es für die Bäckereibetriebe nicht mehr erforderlich, umfangreiche Lagerräume zu unterhalten, so dass erhebliche Kosten erspart werden können.
Bei Verwendung einer sehr kleinen Druckkammer 34 ist es nicht erforderlich, die Wände des Behälters 9 aus besonders starkem Material herzustellen, um das Innere desselben unter Druck setzen zu können. Durch Verwendung einer kleinen Druckkammer, welche über eine Luftschleuse mit der grossen, nicht unter Druck stehenden Kammer verbunden ist, vermindert sich das Gesamtgewicht der Vorrichtung erheblich und letztere ist wesentlich billiger herzustellen.
Einer der wichtigsten Vorteile der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht in einem Minimum an erforderlichen Apparaten bzw. Geräten. Die Verwendung dieser Ausgabevorrichtung ermöglicht es überdies, rasch eine Mehlbestellung zu einem Bäkkereibetrieb zu schaffen und die Entladung des Inhalts der Ausgabevorrichtung dort selbst ohne Zeitverlust zu bewerkstelligen. Ausserdem macht die Verwendung einer solchen Vorrichtung die relativ kostspieligen Einrichtungen, welche bisher in den grossen Bäckereibetrieben für die Entleerung des Inhaltes von Lastwagen oder anderer Transportmittel in den Lagerräumen des Bäckereibetriebes erforderlich waren, entbehrlich.
In der kleinen Druckkammer 34 hat sich ein Druck von 1/3 bis 2 at (5 bis 30 Pfund/Quadratzoll) als besonders vorteilhaft erwiesen. Natürlich kann der Druck auch auf 3, 5 at (50 Pfund/Quadratzoll) und mehr erhöht bzw. bis auf 1/7 at (2 Pfund/Quadratzoll) vermindert werden, das letz- tere, wenn die Entfernung und Höhe für das zu fördernde Material relativ klein ist. Die Erfahrung hat gezeigt, dass ein Druck von zirka 1/2 at (7 bis 8 Pfund/Quadratzoll) in der Druckkammer 34 ausreicht, um das Mehl durch eine Leitung mit einem Durchmesser, welcher demjenigen eines menschlichen Armes gleichkommt, auf eine horizontale Entfernung von mindestens 25 bis 46 m (80 bis 150 Fuss) und auf eine Höhe von mindestens 6, 1 m (20 Fuss) zu befördern.
Ausserdem ergab sich dabei, dass die Leitung während der ganzen Dauer des Fördervorganges vollständig mit Mehl gefüllt ist. Der Druck, welcher Verwendung findet, muss um ein Geringes erhöht werden, sobald sich die Entfernung oder die Höhe, über welche das Material gefördert werden
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fernung, über welche das Material befördert werden soll, die Reibung, welche von den Krümmungen in der Leitung herrührt und die Höhe, auf welche das Material gehoben werden soll, von ausschlaggebender Bedeutung für die Bestimmung des erforderlichen Druckes. Es hat sich ergeben, dass der Druck in den Luftführungsbahnen 18 und 20 ausreichend ist, wenn er sich innerhalb der Grenzen von 1/30 bis 1/7 at (1/2 bis 2 Pfund/Quadratzoll) hält.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Beförderung von staubförmigem Material von einem Behälter zum andern, dadurch gekennzeichnet, dass das Material aus dem einen Behälter in einem ununterbrochenen Strom einer Kammer zugeführt, in dieser Kammer mit Luft, die unter einem Druck von 1/7 bis 3, 5 at eingeleitet wird, und zwar im Verhältnis von einem Gewichtsteil Luft zu 50 bis 200 Gewichtsteilen Material vermischt und in diesem flüssigkeitsähnlichen Zustande allein durch den in der Kammer herrschenden Luftdruck in den andern Behälter bewegt wird.