DE19732108C1 - Method of reducing wear on inner walls of particulates conveyance flow pipes - Google Patents

Abstract

The method involves placing, between the inner face of the pipe bore and the particulate-laden fluid conveying stream, radially extending flow channels in the wall of the pipe. The channels are used to feed a fluid sleeve surrounding the particulate laden flow. The fluid sleeve has a pressure which is at least as great as the fluid laden fluid stream internal pressure. The particulate laden fluid stream and the concentric fluid sleeve are fed into the pipe at the same position in front of the entry into the guide pipe. There can be several concentric fluid sleeves defined in the flow.

Description

Die Erfindung betrifft Strahlrohre zur Beschleunigung und Förderung von feinkörnigen Partikeln, die in einem Fluid suspendiert sind. Insbesondere dienen derartige Strahlrohre dazu, die feinkörnigen Partikel mittels eines Hochdruckstrahls, der von einem Treibgas gebildet wird, zu beschleunigen, bevor sie in einer Strahlmühle durch Prall zerkleinert werden.The invention relates to jet pipes for accelerating and promoting fine-grained particles suspended in a fluid. Serve in particular jet pipes of this type, the fine-grained particles by means of a high-pressure jet, which is formed by a propellant gas, before accelerating in a Jet mill to be crushed by impact.

Aus der deutschen Auslegeschrift DE 21 65 340 B2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prallstrahlmahlen feinkörniger und pulverförmiger Feststoffe bekannt, die Strahlrohre für die Beschleunigung der feinkörnigen Feststoffe in einem Hochdruckstrahl vor der Prallzerkleinerung vorsieht. Dort wird auf die besonders vorteilhafte Beschleunigung von Partikeln in Strahlrohren hingewiesen.From the German interpretation DE 21 65 340 B2 is one method and one Impact jet grinding device for fine-grained and powdery solids known, the jet pipes for the acceleration of fine-grained solids in a high-pressure jet before impact crushing. There is the pointed out particularly advantageous acceleration of particles in jet pipes.

Merkmal dieser Art der Partikelbeschleunigung zum Zwecke der Mahlung ist es, daß die Partikel in einem Fuidstrom suspendiert sind und dieser Suspensionsstrom unter hohem Druck steht. Wird der Suspensionsstrom zur Entspannung durch eine Düse geführt, so werden Fluid und Partikel in besonders vorteilhafter, energiesparender Weise beschleunigt.The characteristic of this type of particle acceleration for the purpose of grinding is that the particles are suspended in a fluid stream and this suspension stream is under high pressure. If the suspension flow for relaxation by a Nozzle, fluid and particles are particularly advantageous, accelerates in an energy-saving manner.

Ein Nachteil dieser Strahlrohre besteht darin, daß die sich mit hoher Geschwindigkeit durch die Strahlrohre bewegenden Partikel bei Kontakt mit der Innenrohrwand einen hohen Verschleiß der Strahlrohre verursachen.A disadvantage of these nozzles is that they can handle high Velocity through the moving particles on contact with the Inner tube wall cause high wear of the jet tubes.

Im genannten Stand der Technik kommen deshalb Strahlrohre zum Einsatz, die aus einer zylindrischen Hülse bestehen, in denen austauschbare Einsatzstücke angeordnet sind. Alternativ wird vorgeschlagen, die Strahlrohre als rechteckige Beschleunigungskanäle auszubilden, deren gegenüberliegenden Wände aus abriebfestem, elastischem Material bestehen. In the prior art mentioned, beam pipes are therefore used which consist of a cylindrical sleeve in which interchangeable inserts are arranged. Alternatively, it is proposed that the jet pipes be rectangular Form acceleration channels, the opposite walls of which abrasion-resistant, elastic material.  

Aus der DE 94 20 791 U1 ist es bekannt, zum Reduzieren von Verschleiß an den Innenwandungen von Strahlrohren zur Beschleunigung und Förderung von in einem Fluid suspendierten Partikeln, den Innenwandungen verschleißmindernde Mittel zuzuordnen und in der Strahlrohrwand Strömungskanäle mit Düsen zum Einbringen eines Fluidstroms in das Rohrinnere vorzusehen.From DE 94 20 791 U1 it is known to reduce wear on the Inner walls of jet pipes to accelerate and promote in one Fluid suspended particles, the inner walls wear-reducing agents assign and flow channels with nozzles in the jet pipe wall Provide a fluid flow into the interior of the pipe.

Hierdurch wird ein Strahlrohr geschaffen, bei dem ein auswechselbares Verschleißteil eingesetzt ist, wodurch eine Abnutzung des Strahlrohrs selbst verhindert wird.This creates a jet pipe in which an interchangeable Wear part is used, causing wear of the jet pipe itself is prevented.

Die Einsatzstücke und Schutzverkleidungen aus dem genannten Stand der Technik haben den wesentlichen Nachteil, daß sie mit der Zeit verschleißen und gegen neuwertige ausgetauscht werden müssen. Dies bedeutet zusätzlichen Kosten- und Zeitaufwand für die Anschaffung und die Montage der neuen Einsatzstücke oder Schutzverkleidungen.The inserts and protective coverings from the stated state of the Technology have the major disadvantage that they wear out over time and must be exchanged for new ones. This means additional Cost and time expenditure for the purchase and installation of the new Inserts or protective covers.

Der Einsatz von abriebfesten, elastischen Wänden, wie in der DE 21 65 340 B2 vorgeschlagen, ist nur bei rechteckigem Kanalquerschnitt kostengünstig möglich. Die dabei üblich angewendeten Materialien unterliegen dennoch einem gewissen Verschleiß und müssen, wenn auch in längeren Zeitintervallen, gegen Neue ausgetauscht werden.The use of abrasion-resistant, elastic walls, as in DE 21 65 340 B2 proposed, is inexpensive only possible with a rectangular channel cross section. The materials commonly used are subject to a certain amount Wear and must, although at longer intervals, against new ones be replaced.

Des weiteren sind aufgrund der großen Rohrlänge derartiger Strahlrohre hohe Energieverluste infolge der Wandreibung zu erwarten.Furthermore, due to the large pipe length of such jet pipes, they are high Energy losses due to wall friction can be expected.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren anzugeben, mit dem Energieverluste durch Wandreibung vermindert und der Verschleiß an der Innenwand von Strahlrohren vermieden wird.The invention is therefore based on the object of a generic Specify the method by which energy losses due to wall friction are reduced and wear on the inner wall of jet pipes is avoided.

Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß zwischen der Strahlrohrinnenwand und dem partikelbeladenen Fluidstrom über in der Strahlrohrwand radial verlaufende Strömungskanäle mindestens ein partikelfreier, konzentrischer, entlang der Förderrichtung des Strahlrohrs verlaufender Mantelfluidstrom eingebracht wird, dessen Druck zumindest dem örtlichen höchsten Innenwanddruck des partikelbeladenen Fluidstroms entsprechend oder größer eingestellt wird.This object is achieved according to the characterizing part of claim 1 solved that between the inside of the jet pipe and the particle-laden Fluid flow via flow channels running radially in the jet pipe wall at least one particle-free, concentric, along the conveying direction of the Jet pipe extending jacket fluid flow is introduced, the pressure  at least the local highest internal wall pressure of the particle-laden Fluid flow is set accordingly or larger.

Der Mantelfluidstrom stellt dabei eine Grenzschicht dar, die den partikelbeladenen Fluidstrahl von der Strahlrohrinnenwand fern hält.The jacket fluid flow represents a boundary layer that the particle-laden Keep the fluid jet away from the inner wall of the jet pipe.

Bei den erfindungsgemäßen Maßnahmen ist stets der örtliche Suspensionsdruck, der sich über die Länge des Strahlrohres ändert, zu beachten. Er muß in jedem Fall kleiner oder gleich dem zugeführten, partikelfreien Fluidstrom sein. In der günstigsten strömungstechnischen Ausführung wird der partikelfreie Mantelfluidstrom selbsttätig durch den Suspensionsstrom hoher Geschwindigkeit angesaugt. In the measures according to the invention, the local suspension pressure is always which changes over the length of the jet pipe. He has to be in everyone Case be less than or equal to the supplied, particle-free fluid flow. In the The most favorable fluidic design is the particle-free one Sheath fluid flow automatically through the high-speed suspension flow sucked in.  

Der Energieinhalt des zugeführten Mantelfluidstroms kann zu einer zusätzlichen Beschleunigung der Partikel genutzt werden. Eine Verbesserung der Effektivität der Partikelbeschleunigung in Strahlrohren gemäß DE 21 65 340 B2 ist daher auch in energetischer Sicht zu erwarten.The energy content of the supplied jacket fluid stream can lead to an additional one Acceleration of the particles can be used. An improvement in the effectiveness of Particle acceleration in jet pipes according to DE 21 65 340 B2 is therefore also in expected from an energetic point of view.

Die wesentlichen baulichen Ausführungsformen sind nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben.The essential structural embodiments are described below with the aid of Described drawings.

Fig. 1 zeigt den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Strahlrohres bei dem der konzentrische Mantelfluidstrom vor dem Eintritt des partikelbeladenem Fluidstroms in das Strahlrohr eingeführt wird. Fig. 1 shows the cross section of a jet pipe according to the invention in which the concentric jacket fluid flow is introduced into the jet pipe before the entry of the particle-laden fluid flow.

Als besonderes Merkmal ist die zurückspringende Düsenkontur zu nennen, da sich der eingebrachte Mantelfluidstrom hüllend um den partikelbeladenen Mittelstrahl legen soll. Die Düsenerweiterung muß der turbulenten Vermischung der beiden Strahlen Rechnung tragen. Die suspendierten Partikel sollen durch den Mantelfluidstrom einen zur Symmetrieachse der Düse gerichteten Impuls erhalten.The recessed nozzle contour should be mentioned as a special feature because the introduced jacket fluid flow enveloping the particle-laden central jet should lay. The nozzle extension must be the turbulent mixing of the two Take rays into account. The suspended particles should pass through the Sheath fluid flow receive a pulse directed to the axis of symmetry of the nozzle.

Fig. 2 zeigt den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Strahlrohres bei dem mehrere Mantelfluidströme konzentrisch zueinander und verteilt über die Länge in das Strahlrohr eingeführt werden. Fig. 2 shows the cross-section of a radiant tube according to the invention wherein a plurality of sheath fluid flows concentrically to one another and distributed over the length inserted into the radiant tube.

Diese Ausführungsform trägt der turbulenten Vermischung Rechnung, weil nicht zu verhindern ist, daß Partikel nach einer längeren Wegstrecke den Mantelfluidstrom durchschlagen. Die über die Länge versetzte Zuströmung sichert den wiederholten Aufbau neuer Grenzschichten.This embodiment takes into account the turbulent mixing because it does not is to prevent particles from blocking the jacket fluid flow after a long distance punch through. The inflow offset over the length ensures the repeated one Building new boundary layers.

Fig. 3 zeigt den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Strahlrohres bei dem der konzentrische Mantelfluidstrom über die Strahlrohrlänge kontinuierlich in das Strahlrohr eingeführt wird und die Strahlrohrwand aus einem Material mit Porenstruktur besteht. Fig. 3 shows the cross-section of a radiant tube according to the invention in which the concentric sheath fluid stream is introduced via the lance length continuously in the jet and the jet pipe wall consists of a material having pore structure.

Zur Anpassung der örtlichen, über die Länge veränderlichen Druckniveaus kann das Strahlrohr von mehreren getrennten Kammern umgeben sein. Die Kammerzwischenwände können ggf. in das poröse Düsenmaterial hineingeführt werden, damit Strömungskurzschlüsse vermieden werden.To adjust the local, over the length variable pressure levels can the jet pipe may be surrounded by several separate chambers. The Partition walls of the chamber can optionally be led into the porous nozzle material to avoid flow short circuits.

Fig. 4 zeigt den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Strahlrohres bei dem der konzentrische Mantelfluidstrom über die Strahlrohrlänge kontinuierlich in das Strahlrohr eingeführt wird und die Strahlrohrwand radial verlaufende Strömungskanäle aufweist. Fig. 4 shows the cross-section of a radiant tube according to the invention in which the concentric sheath fluid stream is introduced via the lance length continuously in the jet pipe and having the jet pipe wall radially extending flow channels.

In der dargestellten Ausführungsvariante erfolgt die Zuführung eines einzigen Fluidstromes unter derartig hohem Druck, so daß der örtlich höchste Innenwanddruck überwunden wird. Bei Strömungsabschnitten die niedrigere Zuströmdrücke erfordern, werden diese z. B. über Wanddickenänderungen des Strahlrohrs erreicht. Ausgehend von einer optimalen Innenkontur des Strahlrohres im Strömungsbereich werden die unterschiedlichen Wanddicken durch eine angepaßte Strahlrohraußenkontur herbeigeführt.In the embodiment variant shown, one is fed Fluid flow under such high pressure, so that the locally highest Internal wall pressure is overcome. The lower for flow sections Require inflow pressures, these z. B. about changes in wall thickness Nozzle reached. Starting from an optimal inner contour of the jet pipe in the flow area, the different wall thicknesses are indicated by a adapted radiant tube outer contour.

Generell kann die Anpassung an die örtlichen Druckniveaus nicht nur über Wanddickenänderungen herbeigeführt werden, sondern auch über Änderungen der Porenstruktur, Porengröße, Kanalform, Kanalquerschnitt o. ä.Generally, adapting to local pressure levels can not only be done via Changes in wall thickness can be brought about, but also about changes the pore structure, pore size, channel shape, channel cross-section or similar

Grundsätzlich können die erfindungsgemäßen Strahlrohr sowohl für Gasströmungen auch für Flüssigkeiten eingesetzt werden. Zudem ist es möglich auch einen Flüssigkeitsstrom als Mantelfluidstrom für ein Gasstrahlrohr zu verwenden. Dies hat den Vorteil, daß die Grenzschicht stabiler ist und nicht so schnell von Partikeln durchschlagen werden kann. Es ist auch möglich, daß eine Flüssigkeit als Mantelfluidstrom eingesetzt wird, die im unkritischen, divergenten Strahrohrteil verdampft, also in der austretenden Suspension gar nicht mehr als separate Phase auftritt.Basically, the jet pipe according to the invention can be used both for Gas flows can also be used for liquids. It is also possible also a liquid stream as a jacket fluid stream for a gas jet pipe use. This has the advantage that the boundary layer is more stable and not so particles can penetrate quickly. It is also possible that a Liquid is used as the jacket fluid flow, which is in the non-critical, divergent The jet tube part evaporates, i.e. no more than in the emerging suspension separate phase occurs.

Claims (11)

1. Verfahren zum Reduzieren von Verschleiß an den Innenwandungen von Strahlrohren, die zur Beschleunigung und Förderung von in einem Fluid suspendierten Partikeln dienen, wobei den Innenwandungen verschleißreduzierende Mittel zugeordnet und in der Strahlrohrwand Strömungskanäle zum Einbringen eines Fluidstroms in das Rohrinnere vorgesehen werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Strahlrohrinnenwand und dem partikelbeladenen Fluidstrom über in der Strahlrohrwand radial verlaufende Strömungskanäle mindestens ein partikelfreier, konzentrischer, entlang der Förderrichtung des Strahlrohrs verlaufender Mantelfluidstrom eingebracht wird, dessen Druck zumindest dem örtlichen höchsten Innenwanddruck des partikelbeladenen Fluidstroms entsprechend oder größer eingestellt wird.1. A method for reducing wear on the inner walls of jet pipes which serve to accelerate and convey particles suspended in a fluid, wear-reducing agents being assigned to the inner walls and flow channels for introducing a fluid flow into the pipe interior being provided in the jet pipe wall, characterized in that that at least one particle-free, concentric jacket fluid stream running along the conveying direction of the jet pipe is introduced between the inner wall of the jet pipe and the particle-laden fluid stream via flow channels running radially in the jet pipe wall, the pressure of which is adjusted at least to the local highest inner wall pressure of the particle-laden fluid stream. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der partikelbeladene Fluidstrom und der konzentrische Mantelfluidstrom an der gleichen Stelle vor dem Eintritt in das Strahlrohr zugeführt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the particle-laden Fluid flow and the concentric jacket fluid flow in the same place the inlet into the jet pipe. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der konzentrische Mantelfluidstrom vor dem engstem Querschnitt des Strahlrohres eingeführt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the concentric jacket fluid flow in front of the narrowest cross section of the jet pipe is introduced. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Mantelfluidströme konzentrisch zueinander in das Strahlrohr eingeführt werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that several jacket fluid flows concentric to each other in the jet pipe be introduced. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der konzentrische Mantelfluidstrom über die Strahlrohrlänge kontinuierlich in das Strahlrohr eingeführt wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the concentric jacket fluid flow continuously in the nozzle is inserted. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelfluidstrom über Strömungskanäle eingebracht wird, deren Anzahl in axialer Richtung verändert wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the jacket fluid flow is introduced via flow channels, the number in axial direction is changed.   7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelfluidstrom über Bohrungen im Strahlrohr eingebracht wird, wobei für die Bohrungen vorzugsweise unterschiedliche Durchmesser gewählt werden.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the jacket fluid flow is introduced through holes in the jet pipe, whereby for the bores are preferably selected to have different diameters. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung des örtlichen Druckniveaus des partikelbeladenen Fluidstroms durch ein Material der Strahlrohrwand mit Porenstruktur erfolgt, vorzugsweise durch Wahl einer unterschiedlichen Packungsstruktur der Porenstruktur in axialer Richtung.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the Adjustment of the local pressure level of the particle-laden fluid flow is carried out by a material of the jet pipe wall with a pore structure, preferably by choosing a different packing structure of the pore structure in axial direction. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung des örtlichen Druckniveaus des partikelbeladenen Fluidstroms durch Wanddickenänderung des Strahlrohrs erfolgt, vorzugsweise durch stetige Änderung der Wanddicke.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the Adjustment of the local pressure level of the particle-laden fluid flow by changing the wall thickness of the jet pipe, preferably by continuous Change in wall thickness. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelfluidstrom mit Hochdruck in das Strahlrohr eingeführt wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the jacket fluid flow is introduced into the jet pipe at high pressure. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelfluidstrom von dem partikelbeladenem Fluidstrom hoher Geschwindigkeit angesaugt wird.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the jacket fluid flow from the particle-laden fluid flow is higher Speed is sucked.