DE3338997A1

DE3338997A1 - Mehrweg-schlammstrahlanschlussvorrichtung

Info

Publication number: DE3338997A1
Application number: DE19833338997
Authority: DE
Inventors: Ahmed Awaad Ponca City Okla. El-Saie
Original assignee: Conoco Inc
Current assignee: ConocoPhillips Co
Priority date: 1982-11-08
Filing date: 1983-10-27
Publication date: 1984-05-10
Also published as: ZA835273B; AU1714983A; AU544809B2; FR2535624A1; GB8320544D0; GB2130908A; PL244463A1; US4498819A

Description

11476 Dr.Zi/Ri

CONOCO, Inc.
Ponca City, OK 74601 V.St.A.

Mehrweg-Schlammstrahlanschlußvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere betrifft die Vorrichtung die hydraulische Förderung von Kohleschlamm.
5

In der US-PS 445,390 ist eine Anordnung beschrieben, die im Entfernten der erfindungsgemäßen Vorrichtung ähnelt. Bei diesem bekannten Gerät sind jedoch Ein- und Auslaß tangential angeordnet. Die axiale öffnung in der Grundfläche des Kegels ist ein Auslaß für die Gase. Außerdem enthält dieses Gerät zur Steuerung der Verbrennung alle möglichen Arten von Ablenkplatten, Absperr- und Drosselvorrichtungen und ähnliches. Im Grunde genommen bezieht sich das Patent auf einen Separator und nicht auf eine Vorrichtung zum Zusammenführen und Kombinieren.

In der US-PS 2,252,581 ist ein Zyklonseparator beschrieben, der tangentiale Einlaßöffnungen in Verbindung mit axialen Auslaßöffnungen aufweist. Es wird keine Vorrichtung offenbart, die die Kombination verschiedener Fluidströme mit unterschiedlichen Drücken offenbart.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, um verschiedene Fluidströme mit verschiedenen Drücken,

Strömungsgeschwindigkeiten und Zusammensetzungen in einem einzigen Strom zu vereinigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt im wesentlichen eine konisch geformte Kammer mit einem Niederdruck-Einlaß in der Grundfläche des Kegels. Vorzugsweise ist der Niederdruck-Einlaß axial mit der Kammerachse ausgerichtet. Ein Hochdruck-Einlaß ist tangential in der Nähe der Grundfläche und unter einem Winkel zu dem ersten Einlaß angebracht. Der Winkel richtet die Strömung der Flüssigkeit im allgemeinen in Richtung auf den Auslaß aus, der an der Spitze der konisch geformten Kammer angeordnet ist.

Das unter hohem Druck stehende Fluid bildet einen Wirbel aus, der einen Niederdruck-Fluidbereich für den Niederdruck-Einlaß entstehen läßt. Die konische Gefäßform läßt das Fluid zu einem einzigen Strom am Auslaß zusammenfließen. Durch die Hinzunahme einer Entwässerungsvorrichtung kann die Konzentration der verschiedenen Schlammströme an den Hochdruck- oder Nxederdruckeinlässen gesteuert werden.

Anhand der Figur 1 wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit den entsprechenden Anschlüssen wie sie in einem hydraulischen Schlammfördersystem Verwendung findet.

In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 weist eine Einfassung oder ein Kessel 10 konische Seitenwände 11 und

eine dazugehörige Grundfläche 12 auf. Der Kessel ist hohl und aus irgendeinem geeigneten Material beispielsweise Stahl hergestellt. Eine erste Einlaßöffnung oder ein Einlaßstutzen 13 ist an der Grundfläche 12 der konisehen Anordnung angebracht, durch diese hindurchgeführt und im allgemeinen mit einer Achse 14 des konischen Kessels 10 ausgerichtet. Ein zweiter Einlaßstutzen 15 ist so angebracht, daß seine Achse 16 auf einer Tangente zum Umfang 17 des Kessels liegt. Der Einlaß 15 ist außerdem unter einem spitzen Winkel θ zu einer Linie angeordnet, die in der durch den Umfang 17 und senkrecht zur Achse. 14 verlauf enden Ebene liegt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dieser Winkel 45°, jedoch kann auch jeder andere Winkel verwendet werden, solang nur die Entladung zu dem gemeinsamen Auslaß 19 an der Spitze des konischen Kessels 10 hin gerichtet ist.

Ein dritter Einlaß 20 könnte in ähnlicher Weise wie der Einlaß 15 angebracht sein, in jedem Fall muß aber bei einem zusätzlichen Einlaß die Strömung aus jedem Einlaß gleich sein, um den Wirbel für den Niederdruck-Einlaß 13 aufrechtzuerhalten.

Die Ausströmung oder der gemeinsame Auslaß 19 ist über eine Rohrleitung 21 an den Einlaß einer Dekantier- oder Entwässerungsvorrichtung 22 gekoppelt. Ein Entwässerungsauslaß 23 ist mit einem Steuerventil 24 verbunden, das - entsprechend der gewünschten Betriebsweise entweder ein Proportionalventil oder ein Auf-Zu-Ventil ist. Der Ausfluß aus der Entwässerungsvorrichtung 22 wird über ein Rohr mit einem Rohrleitungssystem 25 verbunden, in dem das zusammengeführte Material durch das Rohr 25 zu einer entfernten Stelle transportiert wird. Die Entwässerungsvorrichtung ist beispielsweise aus der US-PS 3,400,984 bekannt.

Ein Dichtemeßfühler 26 ist auf dem Rohrleitungssystem installiert. Der Meßfühler kann ein Kernstrahlungsgerät sein, dessen Ausgang über eine Drahtverbindung 27 mit einem Dichtebestimmungssystem 28 gekoppelt ist, dessen Ausgang über eine Drahtverbindung 29 mit. dem Steuerventil 24 gekoppelt ist. Eine Pumpe 30 entfernt das Wasser über das Rohr 23 und das Ventil 24 aus der Entwässerungsvorrichtung und entlädt es über ein Rohr 31 in eine Wassersammelstelle 32, die beispielsweise ein Bergwerkssumpf sein kann. Die Sammelstelle 38 für Ersatzwasser kann für Versorgungszwecke -über eine Rohrleitung 33 mit der Wasser sammelstelle 32 verbunden sein. Bei dem Beispiel eines hydraulischen Fördersystems im Bergbau wird das Wasser zu dem Grubenort aus dem Sumpf 32 durch eine nicht gezeigte Pumpe über ein Rohr 34 an das Grubengerät (nicht

gezeigt) gepumpt, wo am Ort 35 ein Schlamm mit der abge-• bauten Kohle erzeugt wird, der über eine Rohrleitung 3 6 beispielsweise an den Einlaß 13 transportiert wird.

Wasser kann auch von einer Pumpe (nicht gezeigt) durch eine Rohrleitung 40 zu dem Einlaß 15 gepumpt werden, um die erforderliche Gesamtströmungsgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten, wenn diese Vorrichtung in der Grube als erstes Schlammanschlußgerät verwendet wird. Ansonsten wird die Hauptschlammleitung 43 dem Rohrstutzen 15 zugeführt.

Die Zeichnung zeigt eine Ausführungsform der Vorrichtung. Es soll betont werden, daß die Erfindung nicht nur in die ser Ausführungsform liegt, sondern in der tatsächlichen Vorrichtung 10 zum Zusammenführen von Fluidströmen und in den entsprechenden Betriebsmöglichkeiten.

Zunächst sei der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert. Die Kammer 10 führt mit ihren im allgemeinen konischen Seitenwänden 11 in der folgenden Weise zu einem allgemeinen Zusammen- und Ineinander-

-ιοί fließen der verschiedenen Einlaßströme. Der Fluidstrom, der von der Hauptschlammleitung 43 oder der Wassersammelstelle 32 kommt, tritt durch den Einlaß 15 tangential in den Kessel 10 ein. Bei dem Einströmen des Fluids nimmt die Strömung den Weg 41, wobei sie der Krümmung der Seitenwand 11 folgt und einen Niederdruckwirbel entlang der Achse 14 bildet. Der Niederdruckwirbel erlaubt das Einpumpen einer Niederdruckfluidströmung in den Einlaß 13, da dies entlang der Wirbelachse vonstatten 0 geht.

Das Mischen der verschiedenen Ströme wird nicht nur durch den Wirbel sondern auch durch die plötzliche Erweiterung von einem kleinen Einlaß 13 zu einem großen Kessel 10 begünstigt. Wenn zwei Einlaßöffnungen 15 oder 2 0 vorgesehen sind, sollten sie so angeordnet sein, daß die Fluidströmungen in derselben Richtung rotieren, also beispielsweise eine Strömungsrichtung 41 und 42 aus den beiden Einlaßöffnungen 15 bzw. 20 im Uhrzeigersinne.

Sie sollen außerdem die gleiche Strömungsgeschwindigkeit aufweisen, um den Wirbel aufrechtzuerhalten. Ein anderes wichtiges Kriterium für die Fluidströmungen, die durch die Einlaßöffnungen einfließen, ist, daß der Druck des Fluids, der durch den Einlaß 15 oder 20 einfließt größer ist als der Druck des Fluids, das durch den Einlaß 13 einfließt.

In einem Ausführungsbeispiel wird ein Abbaustoß 35 von einer Wassersammelstelle 32 aus beliefert. Während des Abbaus der Kohle wird die Kohle mit Wasser gemischt und durch die Rohrleitung 36 zu dem Einlaß 13 gepumpt. Zusätzliches Wasser kann an den Einlaß 15 aus der Wassersammelstelle 32 über die Rohrleitung 40 geliefert werden, falls das Gerät an dem ersten Abbaustoß, an dem Schlamm anfällt, steht, wird es jedoch an einem anderen

Platz verwendet, dann wird die Hauptschlammleitung 43 dem Rohrstutzen 15 zugeführt. Während sich das Wasser oder der Schlamm in die Richtung der Pfeile 41 und 42 bewegt, wird ein Niederdruckwirbel entlang des Einlasses 13 erzeugt, der den Eintritt des Niederdruck-Fluids in den Einlaß 13 ermöglicht. Alle Fluid- und Schlammströmungen, unabhängig von den Unterschieden im Druck oder in der Konzentration, werden am Auslaß 19 zusammengeführt und gemeinsam an die Entwässerungsvorrichtung 22 weitergeleitet.

Da die beim Transport von Wasser entstehenden Kosten ungefähr die gleichen sind wie die beim Transport einer ,50%igen Kohlen-Wasseraufschlämmung beispielsweise, ist es ökonomischer, den Überschuß an Wasser zu entfernen und die Konzentration zu erhöhen· Die Vorrichtung 22 entfernt das Wasser, und zwar um einen bestimmten Betrag, der durch die Dichtemeßsysteme 26 und 28 bestimmt wird, die ihr Meßergebnis an das Steuerventil signalisieren.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß die neue erfindungsgemäße Vorrichtung die Kombination und Zusammenführung von zwei oder mehreren Rohrleitungsströmen zu einem einzigen Auslaßstrom zur Weiterleitung an eine entfernte Stelle ermöglicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet auch bei Änderung der Konzentration, des Druckes oder der Strömungsgeschwindigkeiten, soweit nur der Druck an den tangentialen Einlaßöffnungen den Druck in der axialen Einlaßöffnung überschreitet.

Änderungen in der Erfindung sind Weiterbildungen, für die ebenfalls Schutz begehrt wird.

41 Leerseite

Claims

DR::DIETER V. BEZOUö *--* DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER PATENTANWÄLTE MARIA-THERESIA-STRASSE 22 POSTFACH 86 02 60 D-8OOO MUENCHEN 86 U.S.-Ser.No. 439,671 AT: 8. November 1982 ZUGELASSEN BEIM EUROPAISCHEN PATENTAMT EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MANDATAIRES EN BREVETS EUROPtENS TELEFON (0591 4706006 TELEX 522 638 TELECRAMM SOMBEZ FAX CR Il + III (0891 2716063 11476 Dr.Zi/Ri CONOCO, Inc. Ponca City, OK 74601 V.St.A. Mehrweg-Schlammstrahlanschlußvorrichtung Patentansorüche

1. Vorrichtung zum Zusammenführen und Vereinigen des Ausflusses aus einer Vielzahl von Rohrleitungen (36, 4 0), gekennzeichnet durch:

(a) eine Kammer (10), die im wesentlichen konische Seitenwände (11), einen Deckel (12) an ihrer Grundfläche und eine in Längsrichtung führende Achse (14) aufweist,

(b) eine erste Einlaßvorrichtung (13), die an dem Deckel (12) angebracht ist, durch diesen hindurchführt und mit der Achse (14) ausgerichtet ist,

(c) eine zweite Einlaßvorrichtung (15, 20), die an der Seitenwand (11) angebracht ist, durch diese hindurchführt und eine Achse (16) aufweist, wobei die Achse (16) des zweiten Einlasses (15) einen spitzen Winkel θ mit einer zur Kammerachse (14) senkrechten Ebene bildet, und

(d) eine Auslaßvorrichtung (19), die aus der Kammer

(10) herausführt, im Bereich der Spitze der kegelförmigen Kammer (10) angeordnet und mit der Achse (14) der Kammer (10) ausgerichtet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einlaßvorrichtung (15, 20) einen ersten (15) und einen zweiten (20) Einlaß umfaßt, die mit Abstand voneinander am Umfang der Seitenwand (11) angebracht und so ausgerichtet sind, daß sie zu einer Rotation der Fluidströmungen, die die Einlaßöffnungen (15, 20) verlassen, in der gleichen Richtung führen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel θ 45° ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ihre Verbindung mit einer Entwässerungsvorrichtung (22) mit einem Einlaß, einem Auslaß (25) und einem Entwässerungsauslaß (23), einer Vorrichtung (21), um die Auslaßvorrichtung (19) mit der Einlaßvorrichtung der Entwässerungsvorrichtung (22) zu koppeln, eine Dichtemeßvorrichtung (28) , die mit dem Auslaß (25) der Entwässerungsvorrichtung (22) zur Bestimmung der Dichte der Auslaßströmung in Verbindung steht, eine steuerbare Ventilvorrichtung (24), die mit dem Entwässerungsauslaß (23) verbunden ist, und eine

Vorrichtung (29) , die den Ausgang der Dichtemeßvorrichtung (28) mit der steuerbaren Ventilvorrichtung koppelt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsströmung der Rohrleitung, die zu dem ersten Einlaß (13) führt, eine Niederdruckfluidströmung und die Austrittsströmung aus der Rohrleitung, die zu der zweiten Einlaßvorrichtung (15, 20) führt, eine Hochdruckfluidströmung ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen konische Seitenwand (11) einen ersten, im wesentlichen zylindrischen KoI-benteil umfaßt, der an einem Ende axial zu einem im wesentlichen zylindrischen Teil an der Grundfläche des im wesentlichen zylindrischen Teils angebracht ist, wobei der Deckel das andere Ende überdeckt, und wobei die Einlaßvorrichtung (13) durch den im wesentliehen zylindrischen Teil hindurchgeführt und angeordnet ist.

7. Vorrichtung zum Zusammenführen der Fluidausströmung aus einer Niederdruck-Rohrleitung mit mindestens einer Fluidausströmung aus einer Hochdruck-Rohrleitung, gekennzeichnet durch:

(a) eine Kammervorrichtung (10), die eine im wesentlichen konische äußere Seitenwand mit einer umschlossenen Grundfläche und eine in Längsrichtung sich erstreckende Achse umfaßt,

(b) eine Niederdruck-Einlaßvorrichtung (13), die an der umschlossenen Grundfläche angeordnet ist, durch diese hindurchführt und die mit der Achse der Kammer (10) ausgerichtet ist.

(c) eine Hochdruck-Einlaßvorrichtung (15), die nahe der Grundfläche an der Seitenwand (11) tangential angeordnet ist und durch diese hindurchführt/ wobei die Achse der Hochdruckeinlaßvorrichtung

(15) einen spitzen Winkel mit einer zu der Kammerachse (14) senkrechten Ebene bildet,

(d) eine Auslaßvorrichtung (19), die an der Spitze der konisch geformten Kammervorrichtung angebracht ist und durch diese hindurchführt,

{e) eine Entwässerungsvorrichtung (22) mit einem Einlaß, einem Auslaß und einem Entwässerungsauslaß,
15

(f) eine Steuerventilvorrichtung (24) , die an den Entwässerungsauslaß gekoppelt ist,

(g) eine Vorrichtung (21) zur Kopplung der Auslaß-

vorrichtung (19) an den Einlaß der Entwässerungsvorrichtung (22) ,

(h) eine an dem Auslaß der Entwässerungsvorrichtung

(22) angebrachte Vorrichtung zur Messung der Dichte der vereinten Auslaßfluidströmung, und

(i) eine Vorrichtung zur Kopplung des Dichtemeßsignalausgangs an das Steuerventil zur Aufrechterhaltung eines bestimmten Wertes der Dichte. 30

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Hochdruckeinlaßvorrichtung, die zwei Einlaßöffnungen umfaßt, die so ausgerichtet sind, daß die Rotation der Fluidströmung in der Kammer in dieselbe Richtung geht.

■"5 —

9. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 8₇ dadurch gekennzeichnet, daß der Hochdruckeinlaß einen spitzen Winkel von 45° bildet.