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Saugbaggerverfahren und -anlage zu dessen Durchführung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Saugbaggerverfahren und auf Saugbaggeranlagen zum Gewinnen körnigen oder stückigen Gutes unter oder aus dem Wasser, bei dem dieses Gut mit Wasser vermischt in einem einen Saug- und einen Druckabschnitt aufweisenden Förderstrom von seiner Lagerstelle abgenommen, ein Teil des Wassers abgeschieden und das Gemisch hochgefördert wird. Zur Durchführung solcher Verfahren, die in jüngster Zeit in zunehmendem Masse an Bedeutung gewinnen, bestimmte Anlagen bestehen aus einem Floss, auf dem eine Pumpeneinrichtung angeordnet ist, von der eine in das Gewässer absenkbare Ansaugleitung und mindestens eine Druckförderleitung ausgeht und die eine Einrichtung zum
Abscheiden von mitangesaugter Flüssigkeit enthält.
Bei den bekannt gewordenen Anlagen besteht die Pumpeneinrichtung aus einer einzigen, meist als
Kreiselpumpe ausgebildeten Pumpe, der sowohl die Aufgabe zufällt, das Korngut durch die Saugleitung anzusaugen, als auch dieses Gut samt der mitangesaugten Wassermenge durch die Druckleitung über eine vorgegebene Strecke auf eine bestimmte Höhe an einen Lagerplatz zu fördern. Die Öffnung des Saugmundes der Ansaugleitung ist herkömmlicherweise kleiner als der Querschnitt der Saugleitung bemessen, um das Eintreten von Stücken zu unterbinden, die sich innerhalb der Leitung verkeilen und diese verstopfen könnten.
Nichtsdestoweniger liegt der engste Querschnitt des gesamtenFördersystems stets in der Pumpe, wenn diese nicht grösser gewählt wird, als der geforderten Leistung entspricht. Vor der Pumpe ist daher ein Steinfang in Form eines Behälters mit einem Rost angeordnet, der die gröbsten Stücke zurückhält. Dieser Behälter muss dem von der Pumpe erzeugten Unterdruck standhalten können und kann aus diesem Grund praktisch nicht beliebig gross sein, so dass er je nach der Verseuchung des zu gewinnenden Gutes mit gro- ssen Brocken früher oder später, meistens in wenigen Stunden gefüllt ist und entleert werden muss.
Das Entleeren bedingt stets eine Unterbrechung des Betriebes für eine Zeitspanne, in deren Verlauf auch die Flüssigkeit in der Druckleitung ruht, so dass sich das in der Leitung befindliche Gut absetzen kann, den Durchflussquerschnitt verlegt und die Rohrleitung erst wieder freigemacht werden muss.
Zu weiteren Betriebsunterbrechungen kann es kommen, wenn der Saugmund des Saugrohres von einem grossen Stück versperrt wird. Für die Dauer des gänzlichen oder teilweisen Abschlusses sinkt die Fördergeschwindigkeit der Flüssigkeit nicht nur innerhalb des Saugrohres, sondern auch in dem Druckrohr, so dass dieses wieder durch Absetzungen verstopft werden kann. Anlagen des gebräuchlichen Aufbaues arbeiten also nur dann befriedigend, wenn sie für grosse Leistungen bemessen und dementsprechend mit Leitungen und einer Pumpe mit so grossen Durchlassquerschnitten ausgerüstet sind, dass meistens selbst die grössten Stücke, die einmal in'die Saugleitung gelangt sind, auch die Pumpe passieren und transportiert werden können.
Der Nachteil derartiger Anlagen liegt darin, dass auch Stückgut aufgenommen wird, für das in den meisten Fällen keine Verwendungsmöglichkeit besteht und die Pumpe überdies eine ihrer Leistung entsprechende, übergrosse Wassermenge fördert. Die Hochförderung ungenutzter Wasser- und Stückgutmengen benötigt aber eine erhebliche, nutzlos vergeudete Leistung.
Es ist vorgeschlagen worden, zur Abscheidung überschüssigen Wassers den angesaugten Förderstrom in der ansaugenden Kreiselpumpe oder in einem gesonderten Spiralkrümmer mit Hilfe von in verschiedenen Abständen von der Wirbelachse angeordneten Trennwänden in eine Anzahl von Teilströmen aufzuteilen. Der innerste Teilstrom, welcher annähernd reine Flüssigkeit führt, wird verworfen, die andern Teilströme werden weitergefördert.
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Bei einer anderen Vorrichtung erfolgt eine möglichst weitgehende Abtrennung von Flüssigkeit in einerBatterie vonHydrozyklonen, die zueinander parallelgeschaltet und an die Druckleitung angeschlossen sind. Es ist auch bekannt, in Steinfangkästen ein Sieb oder einen Rost einzubauen, um Steine zurückzuhalten, welche die Pumpe nicht passieren können.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anlage zu schaffen, bei welchem bzw. mit welcher das angesaugte Fördergut nicht nur von überschüssiger Flüssigkeit befreit, sondern zugleich in Fraktionen geschieden wird, um ein nochmaliges Aufnehmen des geförderten Gutes zum Klassieren sowie den Abtransport unbrauchbaren Stückgutes zu ersparen und überdies dem Verstopfen der Druckförderleitungen beim Abschalten wirksam vorzubeugen.
Dieses Ziel lässt sich bei dem eingangs umrissenen Verfahren erreichen, wenn erfindungsgemäss das aus Wasser und Korn-bzw. Stückgut bestehende Fördergemisch mittels einer eigenen Ansaugpumpe in eine Saugleitung angesaugt, hinter der Ansaugpumpe in wenigstens zwei Fraktionen klassiert, wenigstens die, grobes Stückgut und Überkorn mit einem oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegenden Korndurchmesser enthaltende, gröbste Fraktion sowie Überschusswasser ausgeschieden und jede der beibehaltenen, übrigen Fraktionen je mittels einer eigenen Druckpumpe samt angeschlossener Druckleitung weitergefördert und an einer eigenen Stelle abgelagert wird.
Bei Anlagen zur Durchführung des neuen Verfahrens weist erfindungsgemäss die Pumpeneinrichtung eine mit der Ansaugleitung unmittelbar verbundene Saugpumpe auf, der eine Klassiereinrichtung zum Trennen des angesaugten Festgutes in mindestens zwei Kornfraktionen und zum Abscheiden von über- schüssiger Flüssigkeit nachgeschaltet ist, deren Auslass für die gröbste Fraktion eine Vorrichtung zum Abtransport dieser Grobfraktion zugeordnet ist, an deren Auslässe für die übrigen Fraktionen je eine Druckpumpe angeschlossen ist, von der eine Förderleitung ausgeht, und dass an die Zulaufleitung jeder Druckpumpe eine Nebenschlussleitung mit unter den Wasserspiegel verlegter und mittels eines Schliessorgans verschliessbarer Ausmündung angeschlossen ist.
Gemäss der Erfindung wird oberhalb des Wasserspiegels nur jener Anteil des durch Ansaugen gewon-
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port erforderliche Wassermenge gefördert.
Die erzielbare Leistungsersparnis ist beträchtlich und beträgt z. B. 50% und mehr. Abgesehen davon braucht mit einer gegebenenfalls vorkommenden Verlegung des Saugmundes eine Unterbrechung der Förderung in der Druckleitung keineswegs unabänderlich verbunden zu sein. Eine Verlegung der Druckleitung lässt sich verhindern, wenn nach einem Merkmal der Erfindung an die Saugleitung in Nähe des von dem Rand der Saugleitung festgelegten und von Einbauten freien Saugmundes ein Parallelkanal angeschlossen und dessen bei Normalbetrieb geschlossene, unter den Wasserspiegel verlegte Öffnung zur Änderung des Saugdruckes am Saugmund mittels eines Absperr- oder Drosselorgans, z. B. mittels einer Klappe zu öffnen ist.
Die Anforderungen an die Trennschärfe der Klassiereinrichtung und damit deren spezielle Ausgestaltung richten sich nach der verlangten Qualität der Fraktionen. Wenn die Aufgabe der Klassiereinrichtung vor allem auf die Ausscheidung von Kornbestandteilen beschränkt wird, die lediglich einen unnötigen Ballast darstellen, ist eine besondere Trennschärfe nicht erforderlich.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht ist, welche in schematisierter Darstellung eine erfindungsgemässe Saugbaggeranlage zeigt.
Die dargestellte Anlage besteht aus einem Floss 1, das mittels etwa an seinen vier Ecken angeordneten Schwimmkörpern schwimmend erhalten ist und eine dichte Wanne 2 trägt. In dieser Wanne ist eine Ansaugpumpe 3 und eine Druckpumpe 4 untergebracht, die von Motoren 5,5a antreibbar sind.
Vom Einlassstutzen der Ansaugpumpe geht eine Saugleitung 6 aus, die an dem einen Ende eines auf einer Winde 7 aufgehaspelten Seiles oder einer Kette 8 aufgehängt ist, das bzw. die über eine Rolle an einem Ausleger 9 läuft. Das mittels des Seiles heb-oder senkbare und durch Verdrehen des Auslegers verschwenkbare Saugrohr, ist an seinem freien Ende mit einem zum Abweisen grosser Brocken eingezogenen Saugmund 10 versehen.
In Nähe des Saugmundes mündet in das Saugrohr ein mit ihm verbundener Parallelkanal 11 ein, dessen Eintrittsquerschnitt mittels eines Drosselorgans, z. B. einer drehbaren Klappe 12 bis zum praktisch völligen Verschliessen änderbar ist. An den Auslaufstutzen der Ansaugpumpe 3 ist ein Steigrohr 13 mit einem Krümmer angesetzt, dessen Öffnung über dem Aufgabeende einer Klassiereinrichtung liegt, die hier als Rüttelsieb 14 ausgebildet ist.
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Aus Gründen der einfachen, die Erfindung nichtsdestoweniger völlig beschreibenden Darstellung ist angenommen, das Rüttelsieb sei zur Trennung des aufgegebenen Korngutes in lediglich zwei Fraktionen eingerichtet. Unterhalb des Klassiersiebes ist ein sich nach unten verjüngender Trog 15 angeordnet, dessen Auslass über ein Zulaufrohr 19 mit dem Einlassstutzen der Druckpumpe 4 verbunden ist. Das
Klassiersieb 14, über dem zur Schonung ein gröberes Sieb oder ein Rost 16 vorgesehen ist, bildet einen Teil des Bodens einer Schurre 17 mit einer Kante, unter welcher eine Fördereinrichtung, z. B. ein Förderband 18 liegt.
An den Druckstutzen der Pumpe schliesst eine Druckförderleitung 21 an. Der Rand des Troges 15, der in Nähe der Transporteinrichtung 18 liegt, kann in ein entsprechend tiefes Niveau verlegt sein, so dass er als Überlauf wirkt, über den jene Menge des von der Saugpumpe mitgeförderten Wassers abläuft, die zum Transport des Korngutes in der Druckleitung nicht benötigt wird und lediglich einen Ballast bildet.
Bei Klassiereinrichtungen, die ausser einem Auslass für das gröbste Korn zwei oder mehrere Auslässe für
Kornfraktionen aufweisen, ist jeder dieser Auslässe mit einer Druckpumpe verbunden, von der eine Druck- leitung ausgeht.
In das Zulaufrohr 19 mündet eine Nebenschlussleitung ein, deren Öffnung mit Hilfe eines Schliess- organs, z. B. einer drehbaren Klappe 20 verschliessbar ist. Das Zulaufrohr liegt zur Gänze unterhalb des Wasserspiegels.
Der Betrieb einer solchen Anlage geht folgendermassen vor sich :
Nachdem das die ganze Anlage tragende Floss an die zur Förderung des Gutes in Aussicht genommene Stelle eingefahren ist, wird das Saugrohr abgesenkt und der Motor angelassen. Die Klappe 12 ist geschlossen. Das vom Boden des Gewässers aufgenommene und mit Wasser vermischte Korn- und Stückgut gelangt durch die Saugleitung, die Ansaugpumpe und das Steigrohr auf das Aufgabeende des in Schwingungen versetzten Klassiersiebes.
Wenn z. B. die Gewinnung von Korngut mit Korndurchmessern zwischen 0 und 80 mm beabsichtigt ist, so wird die Maschenweite des Siebes 14 so gross zu bemessen sein, dass solche Körner durchfallen. Das Sieb bzw. der Rost 16 dient dazu, wesentlich grössere Stücke abzuweisen, die beim Auffallen das Klassiersieb beschädigen könnten. Der Siebdurchfall, also die Feinfraktion gelangt in den Trog 15 des Klassiersiebes, von dort in die Druckpumpe 4 und durch die Druckleitung 21 auf einen Lagerplatz, wo gegebenenfalls eine saubere Trennung in zwei oder mehrere Fraktionen vorgenommen wird, wenn z. B. klassierte Zuschlagstoffe an Land gewonnen werden sollen. Das von dem Rost 17 und dem Sieb 16 zurückgehaltene Korngut kollert auf das Förderband 19 und wird von diesem abgeführt.
Ist die Klassiereinrichtung zum Trennen des angesaugten Korngemisches in mehrere Fraktionen eingerichtet, so geschieht die Aufteilung in klassierte Zuschlagstoffe bereits auf dem Floss und jede dieser Fraktionen wird durch die betreffende Druckpumpe bzw. Druckleitung an Land gefördert und gesondert abgelagert.
Die gröbste Fraktion wird auch in solchen Fällen ausgeschieden und beispielsweise in das Gewässer an einer bereits ausgebeuteten Stelle zurückgegeben.
Während des Betriebes kann sich ein grosser Stein vor den Saugmund legen und diesen mehr oder weniger verschliessen. Dieser Umstand gibt sich der Bedienungsperson z. B. ohne weiteres aus der Leistungsaufnahme des Antriebsmotors 5 zu erkennen. Ohne den Motor abzustellen, wird nun die Klappe 12 geöffnet und der Zutritt von Wasser durch den Parallelkanal 11 freigegeben. An Stelle des Korngut enthaltenden Gemisches wird jetzt ausschliesslich durch diesen Parallelkanal angesaugtes Wasser gefördert, und in der Druckleitung oder den Druckleitungen herrscht dauernd eine Flüssigkeitsströmung, die das Absetzen von Feststoffen und ein Zusetzen dieser Leitung bzw. Leitungen verhindert.
Bei jeder Betriebsstörung, die im Bereich der Ansaugleitung oder-pumpe oder bei der Klassiereinrichtung auftritt und eineverminderung derFördergeschwindigkeiten in der Druckleitung bewirkt oder ein Stillegen der Ansaugpumpe erfordert, kann ein Zusetzen der Druckleitung verhindert werden, wenn bei weiterlaufender Druckpumpe die Klappe 20 geöffnet wird. Die Druckpumpe fördert dann Wasser in die Druckleitung, das in dieser vorhandenes Korn mitnimmt. Wenn die Druckleitung ausgeräumt ist, kann die Druckpumpe abgestellt und die Klappe wieder geschlossen werden.
Die bisher zu Verwendung gelangenden Pumpen sind üblicherweise als Kreiselpumpen ausgebildet und bilden den engsten Querschnitt des Saugkanalsystems. Sie weisen, auch wenn sie mit Manganstahl gepanzert oder andern Verschleiss auskleidungen bewehrt sind, eine recht kurze Lebensdauer auf. Insbesondere der Läufer muss nach wenigen Betriebswochen ausgetauscht werden, was erhebliche, um den Arbeitsausfall vermehrte Kosten verursacht.
Diesem Übelstande lässt sich abhelfen, wenn nach einem Merkmal der Erfindung Rotationspumpen mit axialem Einströmkanal verwendet werden, deren Läufer in Strömungsrichtung aus der Kammer, von
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welcher der Auslassstutzen ausgeht, zurückversetzt und der Strömungsweg in der Pumpe von dem durch den Läufer geschaffenen Einbau wenigstens weitgehend befreit ist. Solche Pumpen sind im folgenden als Wirbelstrompumpen bezeichnet. Die Anwendung von Wirbelstrompumpen, insbesondere im Saugbereich, gestattet es, ohne jede Überdimensionierung auszukommen und den engsten Querschnitt in den Saugmund zu verlegen.
Abgesehen davon ermöglicht die einfache geometrische Form des Läufers, der im wesentlichen die Gestalt einer mittig ausgewölbten Scheibe mit einer Anzahl radial verlaufender Rippen aufweist, und der im wesentlichen drehsymmetrischen Kammer mit peripher verlaufendem Auslassstutzen eine Auskleidung mit abriebfesten Kunststoffen, welche die Lebensdauer wesentlich erhöht.
Während der Förderung von Korngut aus einem Gewässer wird das mindestens einen flexiblenAb- schnitt aufweisende Saugrohr mittels des Auslegers langsam seitlich verschwenkt, so dass der Saugmund einen Kreisbogen beschreibt, und sich am Grund eine kegelige Böschung bildet.
Von Zeit zu Zeit muss das Floss in Längsrichtung versetzt werden. Dies kann in einfacher Weise mit Hilfe von drei Seilen geschehen, deren Enden an dem Floss bzw. an festen Punkten verankert und die zur Veränderung ihrer Länge auf Manövrierwinden aufgewunden sind.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Saugbaggerverfahren zum Gewinnen körnigen oder stückigen Gutes unter oder aus dem Wasser, bei dem dieses Gut, mit Wasser vermischt, in einem einen Saug- und einen Druckabschnitt aufweisenden Förderstrom von einer Lagerstelle abgenommen, ein Teil des Wassers abgeschieden und das Gemisch hoch- gefördert wird, dadurch gekennzeichnet, dassdas aus Wasser und Korn-bzw.
Stückgutbestehen- de Fördergemisch mittels einer eigenen Ansaugpumpe (3) in eine Saugleitung (6) angesaugt, hinter der Ansaugpumpe in wenigstens zwei Fraktionen klassiert, wenigstens die grobes Stückgut und Überkorn mit einem oberhalb eines vorgegebenen Wertes liegenden Korndurchmesser enthaltende, gröbste Fraktion sowie Überschusswasser ausgeschieden und jede der beibehaltenen, übrigen Fraktionen je mittels einer eigenen Druckpumpe (4) samt angeschlossener Druckleitung (21) weitergefördert und an einer eigenen Stelle abgelagert wird.