B E S C H R E I B U N G

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rohrkrümmer für Rohrleitungen zum pneumatischen Transport von Schütt¬ gütern, sowie allgemein zur Durchleitung von Gasen und von gegebenenfalls feststoffbefrachteten Flüssigkeiten.

In solchen Rohrleitungen verschleißen die Krümmer er¬ heblich schneller als die geraden Rohrstrecken, weil die Feststoffpartikel aufgrund ihrer höheren Dichte eine höhere Trägheit aufweisen und beim Richtungs¬ wechsel dem Gas oder der Flüssigkeit nicht schnell genug folgen können. Sie stoßen gegen die Krümmerwand der Außenseite des Rohrbogens und verursachen dort einen stärkeren Materialabtrag, d.h. Verschleiß.

Die örtliche Verschleißrate hängt unter anderem vom Stoßwinkel, von der Geschwindigkeit und der Zahl der Partikel ab, die pro Zeiteinheit auf ein Flächenelement der Innenwand auftreffen.

Wenn eine Feststoff-Fluid-Strömung durch einen kontinu¬ ierlich, in der Regel kreisförmigen, gebogenen Krümmer abgelenkt wird, so treffen die an verschiedenen Stellen des Querschnitts in den Krümmer eintretenden Partikel jeweils unter einem anderen Winkel auf die Wand der

Krümmeraußenseite auf. Infolge dessen verschleißt die Innenwand dort wo der Stoß unter einem besonders ungün¬ stigen Winkel stattfindet, erheblich schneller als an anderen Stellen dieses Krümmers.

Sobald die Krümmerwand an einer einzigen Stelle so dünn wird, daß sie dem Innendruck nicht mehr standhalten kann, wird die Wand durchbrochen und der Krümmer wird unbrauchbar.

Es wurde bereits versucht, durch eine besondere Form des Krümmers, dessen Standzeit zu erhöhen. Diese Ent¬ wicklungen sind im wesentlichen in[ 1 ] dargestellt. Die wichtigste und einfachste Maßnahme scheint die Wahl eines großen Krümmungsradiuses zu sein; wegen der Platzverhältnisse kann dieser Radius jedoch nicht be¬ liebig groß gewählt werden. Als weitere Maßnahme wurde zum Beispiel vorgeschlagen, den Kreisbogen-Krümmer mit einem quadratischen Querschnitt auszubilden, so daß die Partikelstöße sich auf eine größere Fläche verteilen. Die notwendigen Übergänge vom kreisrunden in einen qua¬ dratischen Querschnitt, und umgekehrt, verursachen je¬ doch einen zu hohen Aufwand. Eine weitere Art der Um¬ lenkung wurde durch ein T-Stück erreicht, wo der Stut¬ zen entgegen der Strömung mit einem Blindflansch ge¬ schlossen und die Strömung durch den seitlichen Stutzen weitergeleitet wird. Der Blindstutzen soll sich mit dem geförderten Feststoff füllen und so einen Verschleiß- schutz bilden. Der.Nachteil dieser Art der Umlenkung ist einerseits der deutlich höhere Druckverlust und andererseits, daß sie nicht in allen Lagen eingebaut werden kann, wie zum Beispiel bei Umlenkungen aus einer Richtung vertikal-aufwärts in eine horizontale Rich¬ tung. Schließlich kann sich die Füllung im Blindstutzen lösen und in die Leitung zurückfallen, was eine Ver¬ stopfungsgefahr darstellt.

Eine Weiterentwicklung dieser Form der Umlenkung stellt der Vortice-Ell-Krümmer [ 2 ]dar. Anstelle des T-Stücks mit Blindstutzen, wird der Blindstutzen mit einer räum¬ lich gerundeten Rückwand abgeschlossen und die Strömung mit einem günstigen Winkel beginnend abgelenkt. Die im Totraum erzeugte Rotationsströmung soll verhindern, daß Feststoffpartikel auf die Gegenwand prallen, was jedoch nicht immer gelingt; darüber hinaus ist zu beobachten, daß der Wirbel in diesem Raum auch für einen zusätzli¬ chen Verschleiß sorgt. Die Form dieser Krümmer ist recht komplex, ihre Masse ist groß und sie sind prak¬ tisch nur als Gußstück herstellbar.

Der Druckverlust des Vortice-Ell-Krümmers liegt in vie¬ len Fällen erheblich über dem eines Kreisbogen-Krümmers und die erreichte Standzeitverlängerung fällt relativ bescheiden aus.

In der EP 0 111 589 AI wird ein ähnlicher Krümmer vor¬ gestellt, der auf der bogenäußeren Seite eine Ausbeu¬ lung zeigt und in seiner Geometrie nicht weniger kom¬ pliziert ist als der Vortice-Ell-Krümmer. Als Vorteil kann erkannt werden, daß die Auftreffflache in der Materialdicke verstärkt ist, dessen positive Wirkung jedoch teilweise durch den ungünstigeren Auftreffwinkel wieder kompensiert wird. Der in[ 1 ] dargestellte Gamma- Krümmer ist demgegenüber geometrisch einfacher und leichter gestaltet; er verursacht darüber hinaus auch keinen größeren Druckverlust als der Kreisbogen-Krüm¬ mer. Die Gegenwand ist als Ebene ausgebildet, was einen konstanten Auftreffwinkel ergibt und eine bessere Ver¬ schleißverteilung auf dieser ebenen Wand bewirkt. Der Auftreffwinkel allerdings ist, bedingt durch das geome¬ trische Konzept, sehr steil und somit hinsichtlich des Verschleißes sehr ungünstig. Sowohl der Vortice-Ell-,

als auch der Gamma-Krümmer, wie auch der Krümmer nach EP 0 111 589 AI haben den Nachteil gemeinsam, daß sie den Feststoffpartikeln einen Totraum bieten. Dies kann jedoch nicht immer geduldet werden, weil zum Beispiel chemische und/oder biologisch-hygienische Gründe entge¬ genstehen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Rohrkrümmer der eingangs genannten Art anzugeben, der sich einerseits durch einen extrem geringen Verschleiß auszeichnet und der geometrisch einfach und ohne Tot¬ raum ausgebildet ist, im Materialaufwand sparsam und leicht herstellbar ist und darüber hinaus auch nicht mehr Platz braucht als ein herkömmlicher Kreisbogen- Krümmer.

Diese Aufgabe wird durch die im

Patentanspruch 1 angegebene Konstruktion gelöst,

Weiterbildungen und besondere Ausgestaltungen des er¬ findungsgemäßen Rohrkrümmers sind Gegenstand der Unter¬ ansprüche.

Eine besondere Ausbildung besteht noch darin, daß die in den Unteranspruchen definierten Maßnahmen zum Ver¬ schleißschutz in erfindungsgemäßer Art und Weise auch in Verbindung mit gebogenen Rohrkrümmern anwendbar sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 ein erstes und ein zweites Ausführungsbeispiel eines Rohrkrümmers;

Fig. 2 ein drittes und ein viertes Ausführungsbeispiel eines Rohrkrümmers;

Fig. 3 eine sich auf die Fertigung des Rohrkrümmers nach Fig. 1 und Fig. 2 beziehende Darstellung bezüglich der erforderlichen Rohrschnitte;

Fig. 4 ein fünftes und ein sechstes

Ausführungsbeispiel eines Rohrkrümmers;

Fig. 5 ein siebtes und ein achtes Ausführungsbeispiel eines Rohrkrümmers;

Fig. 6 ein neuntes und ein zehntes Ausführungsbeispiel eines Rohrkrümmers, sowie diverse Ausführungs¬ beispiele für die Verschleißschutzmaßnahmen;

Fig. 7 ein erstes Ausführungsbeispiel bezüglich aus¬ wechselbarer Verschleißschutzmittel;

Fig. 8 ein zweites Ausführungsbeispiel bezüglich aus¬ wechselbarer Verschleißschutzmittel;

Fig. 9 ein elftes Ausführungsbeispiel eines Rohrkrüm¬ mers;

Fig. 10 einen gebogenen Rohrkrümmer mit verschiedenen Ausfuhrungsbeispielen der Verschleißschutzein- sätze.

Der Rohrkrümmer gemäß vorliegender Erfindung gewährlei¬ stet, daß zwischen der Anflugrichtung und der Aufprall¬ fläche und zwar anders als beim bekannten Kreisbogen- Krümmer, stets ein konstanter Winkel w gewährleistet ist (Fig. IA) . Damit ist der Verschleiß weitgehend gleichmäßig auf das mittlere Krümmersegment 2 verteilt. Schon dieser Umstand bewirkt eine Verlängerung der Standzeit des Rohrkrümmers, weil ein "ungünstigster Punkt", an dem im allgemeinen ein Loch entsteht, nicht mehr existiert. Die Verschleißbelastung dieses Punktes ist nunmehr auf eine wesentlich größere Fläche ver¬ teilt. Genau hierin unterscheidet sich die vorliegende Erfindung von den aus Segmenten bestehenden Krümmern, wie sie zum Beispiel in der DE 39 01 618 AI beschrieben sind, und von dem Krümmer mit Segmenteinlagen aus ver¬ schleißfestem Material gemäß DE 35 30 987 Cl. In den beiden letztgenannten Veröffentlichungen wurde mit einer Vielzahl von Segment-Elementen jeweils ein Kreis¬ bogen-Krümmer nachgebildet, mit dem Nachteil des verän¬ derlichen Aufprallwinkels.

Die einzelnen Krümmersegmente der in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Rohrkrümmer können aus einem geraden Rohrstück ausgeschnitten und, je nach Werkstoff, durch Schweißen, Kleben, Löten oder auf eine andere geeignete Art zusammengefügt werden (vergleiche Fig. 3) . Hierbei ist wichtig, den Schnittwinkel OC (Fig. 2B und Fig. 3) halb so groß zu wählen, wie es dem mit diesem Schnitt bezweckten Umlenkungswinkel &" entspricht, da man beim schrägen Schnitt als Schnittfläche eine elliptische Ringfläche mit variabler Dicke (Fig. 3C) erhält. Nur durch Einhalten der Vorschrift 6~ = Oc /2 gelingt es,

daß beim Zusammensetzen der Rohrstücke zu einem Ell¬ bogen (Fig. 3D, E, F) immer gleich dicke Flächenelemen¬ te sich gegenüberliegen und keine Stufen entstehen. (Vergleiche auch die Winkelkonstellation |^ / t gemäß Fig. 2 für den Übergang vom mittleren Krümmersegment 2 zum Ablauf-Krümmersegment 3) .

Bei geeigneten Rohrwerkstoffen können die Rohrkrümmer auch durch Biegen hergestellt werden (Fig. 4A, B) .

Für oft gebrauchte Umlenkungen, d.h. bei größeren Stückzahlen, wie zum Beispiel 90°, 45° usw. können die Rohrkrümmer auch, je nach dem Werkstoff, durch Gießen, Ziehen oder Biegen hergestellt werden (Fig. 4A, B) . Insbesondere die vorgefertigten Rohrkrümmer können an einem oder beiden Enden mit geeigneten Anschlußelemen¬ ten wie zum Beispiel Flanschen, Gewinden, Schweißmuffen usw. hergestellt werden (Fig. 5A, B) . Der aus geraden Teilstrecken bestehende Rohrkrümmer bietet die Möglichkeit, zusätzliche Elemente zur Ver¬ schleißminderung an der Krümmerwand zu verwenden. Schon das Anbringen eines runden Stabs - vergleiche Bezugs¬ zeichen 6 - an der bogenäußeren Mantellinie des mittle¬ ren Krümmersegments (Fig. 6C, oben) bewirkt eine Stand¬ zeitverlängerung um ca. 60 %. Aus strömungstechnischer Sicht empfiehlt es sich, die Kante eines solchen Stabs 6 auf der Eintrittsseite abzurunden oder abzuschrägen (Fig. 6A) . Dieser Stab 6 kann auch einen rechteckigen Querschnitt aufweisen (Fig. 6C, Mitte) oder ein oval deformierter Rundstab sein (Fig. 6C, unten) . Solange der Querschnitt eines solchen Stabs 6 nicht mehr als 20 % des Rohr-Innenquerschnitts beträgt, wird keine oder keine nennenswerte Erhöhung des Druckverlusts festgestellt.

Die Stäbe 6 können je nach Korngröße der geförderten Partikel, auch einen bestimmten Abstand zueinander haben, so daß sich hier eine kleine Menge des Feinan-

teils festsetzen und ebenfalls als Verschleißschutz wirken kann; die Masse der Einsatzstäbe ist dadurch verringert. In die Zwischenräume zwischen diesen (beab¬ standeten) Stäben 7 können auch andere, aus verschlei߬ festerem Material bestehende Einsätze 8 (Fig. 6G) untergebracht werden, die den eigentlichen Verschlei߬ schutz übernehmen, wobei die mit dem Krümmer fest ver¬ bundenen Elemente 7 die Funktion einer Halterung aus¬ üben.

Um diese Funktion zu sichern und lageunabhängig zu machen, können die haltenden Stäbe 7 und die Einschübe 8 mit zueinander passenden Profilen versehen sein. Fer¬ ner können die Einschübe die haltenden Stäbe 7 in der Höhe überragen (Fig. 6G) . Die Einschübe 8 sind in be¬ stimmten Zeitabständen auszutauschen, so daß man nur diese Einschübe verliert und den Krümmer an sich wei¬ terverwendet.

Etwas aufwendiger, aber dafür wirkungsvoller, ist es, an der bogenäußeren Mantellinie des mittleren Krümmer- segments mehrere Stäbe nebeneinander anzuordnen, so daß sie zusammen etwa ein Viertel des Umfangs abdecken, ohne jedoch mehr als 20 % des Querschnitts zu beanspru¬ chen (Fig. 6D) . Anstelle von nebeneinander liegenden Stäben kann auch ein Kreissegment (Fig. 6E) oder ein schalenförmiger Einsatz verwendet werden, der zum Bei¬ spiel aus einem in Längsrichtung geteilten Rohr bezie¬ hungsweise Rundstab hergestellt werden kann (Fig. 6F) .

Die insbesondere im mittleren Krümmersegment zu verwen¬ denden Kreisstäbe beziehungsweise Verschleißschalen können zum nachträglichen Einbau beziehungsweise zum Austausch gemäß den Darstellungen in Fig. 7 und Fig. 8 als komplette Einsätze gestaltet werden. Ein Ver- schleißschutzeinsatz besteht erfindungsgemäß aus drei

Hauptteilen, nämlich einer Haltescheibe 11 beziehungs¬ weise einem Haltering 12, einem Abstandshalter 13 und einem Verschleißkamm 14 beziehungsweise einer Ver¬ schleißschale 15.

Die Haltescheibe 11 (Fig. 7) ist in erster Linie zum Einbau zwischen zwei Flanschen geeignet (Fig. 7D) . Auf beiden Seiten der Scheibe müssen Dichtungen 19 vorge¬ sehen werden. Auch die Haltescheibe selbst kann eine Dichtung tragen, zum Beispiel einen O-Dichtring in einer Nut oder eine aufgeklebte Flachdichtung. Die Scheibe 11 kann durch die Flanschschrauben von außen oder mit Zentrierzungen 18 an der Innenwand zentriert werden. Die Zentrierzungen 18 sind kleine Blättchen, die die Strömung wenig behindern, im Laufe der Zeit aber durch Verschleiß abfallen können. Sofern dies ab¬ solut unerwünscht ist, muß die Zentrierung von außen, an den Schrauben oder durch nach außen gezogene Zen¬ trierzungen, am äußeren Flanschrand erfolgen.

Die Haltescheibe trägt an ihrem Innenrand den Abstands¬ halter 13 , wofür auch eine nach innen einragende weite¬ re Zunge vorgesehen sein kann.

Der Haltering 12 (Fig. 8) dagegen ist in erster Linie zum Einbau in solche Krümmer vorgesehen, die über Ver- schraubungen oder Muffen montiert werden. Der dünne Ring, der sich auf ca. der Hälfte des inneren Umfangs erstreckt, hat die Aufgabe der Richtungssicherung. An ihm ist der Abstandshalter 13 befestigt. Der Haltering 12 und der Abstandshalter 13 werden durch zum Beispiel eine(n) oder mehrere Schraube(n), Stift(e) etc. an dem Krümmer befestigt.

Wenn eine exakte Richtungsgebung nicht erforderlich iεt, kann auf den Haltering 12 beziehungsweise die

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Haltescheibe 11 verzichtet und der Abstandshalter direkt am Einlauf-Krümmersegment 1 durch Schrauben, Stifte, Punktschweißen oder auf eine andere geeignete Art befestigt werden.

Der Abstandshalter 13, der am unteren Ende die eigent¬ lichen Verschleißschutzelemente, Kamm oder Schale, trägt, sollte die Haltescheibe beziehungsweise den Hal¬ tering gegen die Strömungsrichtung etwas überragen, um die ankommenden Partikel als Abweiser abzulenken und so die Befestigungsstelle vor Verschleiß zu schützen. Fer¬ ner sollte die Befestigung zwischen der Haltescheibe beziehungsweise dem Haltering und dem Abstandshalter so gestaltet werden, daß der in der Länge etwas überdimen¬ sionierte Abstandshalter in Längsrichtung verschoben werden kann. Durch diese Maßnahme kann ein Verschlei߬ einsatz in Form eines Baukastensystems verschiedenen Segmentkrümmern angepaßt werden. Die Verbindung zwi¬ schen dem Abstandshalter und dem Verschleißkamm bezie¬ hungsweise -ring sollte so sein, daß der Winkel O zwi¬ schen diesen Elementen eingestellt werden kann. Dies ist auch durch Biegen des Abstandhalters erreichbar. Diese mehrfache Variabilität gibt die Möglichkeit, die Verschleißeinsätze je nach Bedarf als Baukastensystem aus vorgefertigten Teilelementen zusammenzusetzen.

Der Verschleißkamm 14 (Fig. 7) besteht aus Verschlei߬ stäben (vergleiche Fig. 6C, D, G) , die über einen ge¬ meinsamen Träger über einen Abstandshalter verbunden sind. Der Verschleißkamm beziehungsweise der Ver- schleißschutz, als Schale oder Kreissegment (Fig. 6E) können jedoch auch direkt, d.h. ohne Abstandshalter mit dem Krümmer verbunden werden.

Je nach der zu erwartenden Verschleißrate kann auch ein gegossener Segmentkrümmer mit einer verstärkten äußeren Krümmerwand ausreichend sein (Fig. 9) .

Die im Vorstehenden beschriebenen Verschleißeinsätze, insbesondere mit einem aus Stäben zusammengesetzten Verschleißkamm oder als Einzelstab mit einem Kreis¬ segment-Querschnitt (vergleiche Fig. 6E) können auch in Verbindung mit herkömmlichen Krümmersegmenten einge¬ setzt werden (Fig. 10) . Die dem Verschleißschutz die¬ nenden Stäbe brauchen insoweit nur entsprechend dem Krümmungsradius gebogen werden.

LITERATURVERZEICHNIS:

Wypych, P.W.; Arnold, P.C.: Minimising wear and particle demage in pneumatic conweying. Powder handling an processing, Vol. 5(1993)2, S. : 129 - 134

King, H.G.: Ein neuartiger verschleißarmer Krümmer für Rohrleitungs-Transport-Systeme. Aufbereitungstechnik, (1989) Nr. 9, S. : 545 - 548