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Die
Erfindung betrifft ein Rohr für Rohrleitungen, mit einer
Wandung, die einen Hohlraum zum Durchleiten eines Mediums begrenzt,
bei dem die Wandung auf der dem Hohlraum zugewandten Seite mit einer
zusätzlichen Einrichtung versehen ist, die eine Ablösung
von anhaftenden Bestandteilen des Mediums fördern soll.
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Eine
Vielzahl von Prozessen der Chemie und der Verarbeitungsindustrie
beruhen darauf, dass Stoffe von einem Ort zu einem Anderen transportiert werden.
Dieser Transport geschieht häufig in Rohrleitungen, in
denen die Stoffströme gasförmig oder flüssig
sein können. In diesen Stoffströmen können
wieder andere Stoffe dispergiert oder gelöst sein. Diese wiederum
können im Verlauf der Förderung sedimentieren,
an den Rohrleitungs- und Schlauchwänden der Förderorgane
festkleben und es können sich durch chemische Umsetzungen
während der Förderung oder aufgrund von Temperaturveränderungen schwer
lösliche Substanzen aus den Förderströmen abscheiden
und auf den Wänden der Förderorgane beziehungsweise
Rohrleitungen festwachsen. Die Zahl der technischen Prozesse, bei
denen solche Effekte stattfinden, ist sehr groß, es ist
nicht möglich sie umfassend und abschließend aufzuführen.
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Das
technische Problem soll jedoch anhand von einigen Beispielen näher
erläutert werden.
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Ein
fördertechnisch unangenehmes Produkt ist Ruß.
Ruß ist ein Rohstoff für unterschiedliche technische
Produkte, beispielsweise Autoreifen oder Druckfarben. Im Lauf seiner
Herstellung und technischen Aufbereitung für die Anwendungsfälle
muss er mehrfach gefördert werden. Dies geschieht üblicherweise
mit Luft, also pneumatisch. Bei der pneumatischen Förderung
neigt Ruß zum Bilden von Ansätzen und Verklebungen.
Die Förderleitungen verengen sich deshalb, bis sie sich
fast schließen und die benötigte Förderleistung
nicht mehr gewährleisten. Üblicherweise ist es
dann notwendig, die Leitung zu öffnen und die Rußablagerungen
aus ihr mechanisch zu entfernen.
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Dieses
hat eine Reihe von Nachteilen zur Folge, dazu gehören Qualitätseinbußen
im Produkt und Verunreinigungen der Umwelt durch die Reinigungsprozesse.
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Die
bisherigen Versuche, durch mechanische Einwirkung auf Rohrleitungen
und Schläuche die Rußanbackungen in ihrem Inneren
zu lösen, sind nur mäßig bis nicht erfolgreich
gewesen. Die von außen in die Leitung eingebrachte Energie
führt dazu, dass die Ablagerungen des Rußes eher
durch die Vibrationen verdichtet werden, als dass sie von der Wand
abgelöst werden. Dieser Effekt wird schon beobachtet, wenn
man nach „althergebrachterweise" versucht, mit Hammerschlägen
auf die Leitung, insbesondere im Bereich von Bögen, die
Verstopfungen zu lösen.
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Ähnlich
wie Ruß verhalten sich eine Reihe anderer technisch wichtiger
Stoffe, beispielsweise Farbpigmente, speziell Titandioxid, Füllstoffe
für Kunststoffe und Papier usw.
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In
der Förderung von Suspensionen, die aus Förderflüssigkeit
und darin dispergierten Feststoffen bestehen, sind ebenfalls Probleme
durch Inkrustierungen der Leitungen bekannt, die die Förderleitung bis
zum Verschluss verengen können. Als Beispiel sei hier die
Förderung von Rauchgaswäschersuspensionen durch
Rohrleitungen genannt.
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In
Rauchgaswäschen wird mit Kalkmilch oder Kreidesuspensionen
in Waschtürmen das Schwefeldioxid (SO2)
aus den Rauchgasen absorbiert. In der Lösung setzt es sich
mit der Kalkkomponente über Zwischenstufen letztlich zu
Gips um, der in der Kreislaufsuspension verhältnismäßig
gut löslich ist. Der gelöste Gips fällt
an Rohrleitungsstellen, an denen die Temperatur abgesunken ist,
aus der Lösung aus und wächst auf der Wand der
Rohrleitung auf. Dabei schließt er die suspendierten Bestandteile der
Lösung mit ein. Die sich ausbildenden Krusten sind daher
heterogen aufgebaute Strukturen, die eine gewisse Stabilität
aufweisen. Im normalen Betrieb der Rauchgasreinigungsanlagen ist
es nicht möglich, diese Krusten zu entfernen. Sie wachsen dementsprechend
weiter, bis die Rohrleitungsquerschnitte durch die Krusten so stark
verengt werden, dass eine Förderung der Suspension durch
sie nicht mehr oder nur noch erschwert möglich ist. Üblicherweise
wird die Rohrleitung geöffnet und die Krusten werden mechanisch
entfernt. Häufig ist es aber auch so, dass die Krusten
nur noch mit so hohem Aufwand entfernt werden können, dass
die Leitung vollständig erneuert werden muss.
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Grundsätzlich
weiter problematisch ist an diesen beschriebenen Fördervorgängen,
dass sich die Förderbedingungen in den Leitungen durch
die wachsenden Anbackungen und Verkrustungen stetig in der Periode
zwischen den Reinigungsvorgängen verändern. Diese Änderungen
führen zu, damit verbundenen Problemen aus der ungleichmäßigen
Leistungsaufnahme der Förderantriebe und den sich verändernden
Werten von Messungen in diesen Anlagen. Es wäre aus Sicht
der Anlagenbetreiber wünschenswert, ein Rohrleitungssystem
verfügbar zu haben, das eine ständige Reinigung
möglich macht, die die Rohrleitungen in einem Zustand mit
weniger stark schwankenden Bedingungen hält.
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Es
hat nicht an Versuchen gefehlt, die Probleme der Förderung
stark klebender Güter, insbesondere die pneumatische Förderung,
durch den Bau spezieller Rohrleitungen zu verbessern. Ein Beispiel
ist die aus der
DE
1 265 041 B1 bekannte Ausrüstung von normalen
Stahlrohrmänteln mit einem Gummischlauch, der in diese
Stahlrohrleitung hineingelegt wird. Dieser Gummischlauch liegt lose
in dem Rohr und ist nur mit den Enden des Stahlrohres fest verbunden.
So ergibt sich ein Raum zwischen Stahlrohr und Gummischlauch, in
den über ein Ventil von außen Luft eingeblasen
werden kann. Diese Luft führt dann dazu, dass der innenliegende
Schlauch zusammengedrückt wird, wobei die Anbackungen gelöst
werden.
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Ein ähnlicher
Vorschlag ist aus der
US-PS 2,478,326 bekannt.
Auch hier wird zum Abreinigen eines an sich starren Rohrsystems
eine konzentrische, innere, flexible, pneumatische Förderleitung gelegt,
auf die pneumatisch eine Verformungskraft ausgeübt wird,
so dass eine Deformation stattfindet. An der Innenwand haftendes
Gut, etwa Ruß, fällt dann ab. Die aus Gummi gefertigte
innere Förderleitung besteht hierbei aus aneinander geflanschten Rohrstücken.
Durch auf den Gummirohrstücken vorgesehene Kreuzrippen
werden ringförmige Zwischenräume gebildet, welche
zum abschnittweisen Deformieren der Förderleitung an eine
Druckluftquelle anschließbar sind. Diese Anordnung ist
jedoch baulich sehr aufwendig und dadurch teuer und muss jeweils
individuell neu konzipiert und hergestellt werden.
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Aus
der
DE 26 00 546 C3 schließlich
ist eine Anordnung zum Abreinigen flexibler Leitungen für
die pneumatische Förderung bekannt, bei der ganz auf ein äußeres
Rohr verzichtet wird, das stattdessen durch eine Drahtwendel ersetzt
wird. Eine derartige Konzeption ist jedoch nicht allen Ansprüchen
gewachsen und es fehlt ihr an der nötigen Stabilität.
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Obwohl
dieses Prinzip vom Grundgedanken her schlüssig und funktionsfähig
erscheint, zeigt sich doch im praktischen Einsatz, dass die Effekte
nicht so groß sind, wie sie benötigt werden. Es
zeigt sich, dass dort, wo sich Ablagerungen bilden, die Verformung
des Schlauches beim Einblasen der Luft abnimmt, da ja seine Wand
durch die gebildeten Krusten und Beläge versteift wird.
Die Verformung des Schlauches wird in die Bereiche verlagert, die
keine Beläge haben. Die durch die Beläge besetzten
Flächen des Innenschlauches können weiter wachsen und
letztlich auch wieder zum Zuwachsen der Rohrleitung führen.
Diese Ausführungsform einer Schlauchleitung verlangsamt
zwar das Wachstum der Beläge und den Verschluss der Leitung,
kann ihn aber nicht verhindern.
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Für
den Anwendungsfall von Rauchgaswäschen bieten auch die
beschriebenen Schläuche im Stahlmantel keine Problemlösung.
Die harten Krusten werden von dem sich verformenden Schlauch nicht
abgelöst, da die Verformung nur in krustenfreien Schlauchbereichen
stattfindet. Darüber hinaus sind die Leitungen mit innen
liegendem losen Schlauch für die Durchleitung von Flüssigkeiten
generell nur wenig geeignet.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Rohr für Rohrleitungen vorzuschlagen,
mit dem mit besserer Aussicht auf Erfolg eine Ablösung
von anhaftenden Bestandteilen des geförderten Mediums verbessert werden
kann.
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Diese
Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Rohr für
Rohrleitungen dadurch gelöst, dass die Einrichtung mehrere
Kammern aufweist, dass die Kammern von dem Hohlraum durch eine bewegliche Trennwand
geschieden sind und dass die Kammern unter Überdruck oder
Unterdruck versetzbar sind.
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Überraschenderweise
gelingt es, durch die erfindungsgemäße Ausführung
von Rohrleitungen und Schläuchen die Förderung
von stark klebenden pneumatisch geförderten Produkten und
von Krusten bildenden Lösungen und Suspensionen so zu führen, dass
der Aufbau von Verklebungen und Krusten in den Rohren und Schläuchen
verhindert wird und eine stetige und gleichmäßige
Förderung durch gleichmäßig sauber gehaltene
Rohrleitungen und Schläuche erfolgt.
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Besonders
bevorzugt als Werkstoff hat sich Gummi gezeigt, das Eigenschaften
besitzt, die es für die Herstellung der erfindungsgemäßen
Rohrleitungselemente besonders geeignet machen. Auch andere elastomere
Werkstoffe haben sich für die Ausbildung der beweglichen
Membran jedoch als geeignet herausgestellt.
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Die
erfindungsgemäßen Rohre sind sowohl für
den Einsatz als Förderorgan für Gase als auch
für Flüssigkeiten geeignet.
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Um
das Kammersystem für die bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung besonders herstellen zu können, wird bei
der Herstellung des Rohres oder Schlauches eine Trennlage eingebaut,
die das Zusammenvulkanisieren der verschiedenen Lagen verhindert.
Die dafür einsetzbaren Trennmittel und Trennlagen können
sehr unterschiedlich aufgebaut sein. Verschiedene Folien, Gewebe
und auch flüssige Trennmittel haben sich als geeignet erwiesen.
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Hinsichtlich
der geometrischen Form des Kammersystems sind ebenfalls verschiedene
Ausgestaltungen denkbar.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausführung des Kammersystems entsteht
durch eine spiralförmige Anordnung, die innen um die gesamte
Länge des Rohres oder Schlauches umläuft und von
einer spiralförmigen Verbindungsleiste begrenzt wird. In
diese spiralförmige Kammer wird ebenfalls ein Füllventil eingebaut, über
welches die Kammeroberfläche expandieren und wieder kontrahieren
kann. Diese Konzeption hat den Vorteil, dass sie mit günstigen
Produktionsverfahren für Gummirohre und Schläuche harmoniert
und daher mit vergleichsweise niedrigen Herstellungskosten ausführbar
ist.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht in perspektivischer Form auf ein erfindungsgemäßes
Rohr;
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2 einen
Querschnitt durch ein Kammersystem in einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Rohren;
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3 eine
Draufsicht auf ein Kammersystem aus 2; und
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4 einen
Schnitt durch das Kammersystem aus 2 unter
Druck.
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In
der 1 ist ein Rohr 10 schematisch und perspektivisch
dargestellt. Das Rohr 10 besitzt eine Wandung 11.
Wenn das Rohr 10 wie bevorzugt und üblich einen
kreisförmigen Querschnitt besitzt, besitzt die Wandung
demzufolge die Form eines Zylindermantels.
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Die
Wandung 11 umgibt einen Hohlraum 15, durch den
ein Medium 16 gefördert wird.
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Die
Wandung
11 des Rohrs
10 kann insbesondere aus
einem Rohr aus Gummi mit Verstärkungslagen bestehen, wie
sie beispielsweise aus der
EP
1 216 376 B1 bekannt sind.
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Die
Wandung 11 des Rohres 10 ist benachbart zum Hohlraum 15 mit
einer Einrichtung 20 ausgerüstet. Diese Einrichtung 20 verhindert,
dass das strömende Medium 16 im Laufe der Zeit
Verkrustungen und Ablagerungen an der Wandung 11 des Rohres 10 absetzt
beziehungsweise, dass diese dort dauerhaft bestehen und im Laufe
der Zeit anwachsen.
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Diese
Einrichtung 20 ist eine Art Gummischlauch, dessen zumindest
innerste, das Medium 16 berührende Schicht mit
dem Rohr 10 und dessen Wandung 11 nur teilweise
fest verbunden ist, überwiegend dagegen beweglich ist.
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In
der 2 ist die Einrichtung 20 am Rohr 10 im
Querschnitt dargestellt. Man sieht gut, dass hier nur eine Befestigung
an einigen Abschnitten vorgesehen ist. In den übrigen Bereichen
ist grundsätzlich eine relative Beweglichkeit der dem Medium 16 benachbarten
Schicht dieser Einrichtung 20 möglich.
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In
der 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform
der Einrichtung 20 in einer abgewickelten Aufsicht dargestellt.
Die beweglichen Bereiche der Einrichtung 20 sind über
Kanäle alle miteinander verbunden und ergeben ein System
von Kammern 21, das die gesamte Innenfläche der
Wandung 11 des Rohrs 10 bedeckt.
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Dieses
System von Kammern 21 ist in der dargestellten Ausführungsform
mit einem schematisch angedeuteten Füllventil 30 versehen.
Durch dieses Füllventil 30 hindurch kann in den
Kammern 21 ein Überdruck oder ein Unterdruck erzeugt
werden. Herrscht in den Kammern 21 Überdruck,
hebt sich die in 3 weggelassene, auf den Betrachter
hin vor den dargestellten Kammern 21 befindliche Schicht
so weit an, bis die Spannung der Schicht (insbesondere eine Gummimembran)
durch ihre Dehnung im Gleichgewicht mit dem angelegten Luftdruck steht.
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Diese
Situation kann man im Schnitt wiederum in der 4 gut
erkennen, die im Übrigen eine Darstellung ähnlich
der 2 zeigt.
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Wird über
das Füllventil 30, dass auch ein Entleerungsventil
sein kann, das System der Kammern 21 evakuiert, legen sich
die (nicht dargestellten) Membranen wieder an die Wandung 11 des
Rohres an.
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Die
vorbeschriebenen Vorgänge mobilisieren zuverlässig
alle Beläge an allen Stellen der Wandung 11 des
Rohres 10, die sich während des Strömens
des Mediums 16 durch den Hohlraum 15 im Rohr 10 auf
der nicht dargestellten Schicht der Einrichtung 20 abgesetzt
haben beziehungsweise sich dort absetzen wollen. Dieses Ablösen
der Beläge wird gewährleistet durch das erfindungsgemäße Konstruktionsprinzip.
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Die
Oberfläche der Einrichtung 20 auf der Wandung 11 des
Rohres 10 vergrößert sich aufgrund der
Formgebung beim Beaufschlagen mit Druck deutlich.
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Zusätzlich
wölbt sich auch die Kontaktfläche zwischen dieser
Schicht und dem unerwünschten Belag. Das allein führt
schon zum Ablösen der Verkrustungen und Beläge,
deren Stabilität zur Fixierung der Kontaktfläche
zur Gummioberfläche geführt hat. Beim Dehnen und
Wölben der Gummimembran wird diese Kontaktfläche
verändert und die Haltekräfte der Beläge
greifen nun ins Leere. Der Verband zwischen Belag und Gummioberfläche
wird aufgehoben und die Kruste platzt ab.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform besteht diese Schicht
der Einrichtung 20 aus Gummi. Dieser Werkstoff ist besonders
geeignet, um die erfindungsgemäßen Leitungselemente
herzustellen. Es können jedoch auch andere elastomere Werkstoffe
für die Ausbildung dieser beweglichen Membran eingesetzt
werden.
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Das
strömende Medium 16 kann sowohl ein Gas als auch
eine Flüssigkeit sein; auch bei Mischformen oder auch bei
strömenden Pulvern ist der Einsatz der erfindungsgemäßen
Konzeption ebenfalls denkbar.
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Betrachtet
man jetzt in Kenntnis dieses Aufbaus aus der 3 wiederum
die 1, so sieht man, dass hier eine besonders vorteilhafte
Ausführung der Einrichtung 20 mit den Kammern 21 dadurch
entsteht, dass eine spiralförmige, innen um die gesamte
Länge des Rohres 10 auf der Wandung 11 benachbart
zum Hohlraum 15 umlaufende Einrichtung 20 gewählt
wird. Hier kann eine spiralförmige Verbindungsleiste eingesetzt
werden, wie sie in der 1 schematisch angedeutet ist.
In diese spiralförmige Kammer 21 wird ebenfalls
ein Füllventil 31 eingebaut, das durch die Wandung 11 des
Rohres 10 nach außen ragt. Über dieses
Füllventil 30 expandiert die Oberfläche
der Kammern 21 und kontrahiert anschließend wieder.
Diese Konstruktion mit dem spiralförmigen Aufbau hat den
Vorteil, dass sie mit den üblichen Produktionsverfahren
für Rohre 10 harmoniert, insbesondere dann, wenn
es sich um verstärkte Rohre aus Gummi handelt.
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- 10
- Rohr
- 11
- Wandung
des Rohrs
- 15
- Hohlraum
im Rohr
- 16
- Medium
- 20
- Einrichtung
- 21
- Kammern
- 30
- Füllventil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 69112620
T2 [0007]
- - DE 9101804 U1 [0007]
- - DE 3590517 U1 [0007]
- - DE 4111452 A1 [0007]
- - DE 69507221 T2 [0007]
- - DE 1265041 B1 [0012]
- - US 2478326 [0013]
- - DE 2600546 C3 [0014]
- - EP 1216376 B1 [0032]