DE102009012829A1

DE102009012829A1 - Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand

Info

Publication number: DE102009012829A1
Application number: DE102009012829A
Authority: DE
Inventors: Shigeo Kisarazu Yanase
Original assignee: Daito Doboku Ltd
Current assignee: Daito Doboku Ltd
Priority date: 2008-03-07
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2009-09-10
Also published as: KR20090096344A; US20090236279A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung sieht eine Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand vor, die kontinuierlich klassierten Sand zu einem Entwässerungsvorgang fördert und eine signifikante Verbesserung der Arbeitsleistung sowie eine Verringerung des Raums für die Aufstellung der Vorrichtung ermöglicht. (Mittel zur Lösung der Aufgaben) Bereitstellung einer Vorrichtung zum Klassieren, Förde Wasser und Sand aufweisenden Material gewonnen wird, umfassend: eine Klassiereinrichtung (100) für den Transport des in dem Material enthaltenen Sands von stromaufwärts nach stromabwärts; eine Entwässerungseinrichtung (300) für die Entfernung des in dem Sand enthaltenen Wassers; und eine FördereinrKlassiereinrichtung zu der Entwässerungseinrichtung, wobei die Klassiereinrichtung, die Fördereinrichtung und die Entwässerungseinrichtung von stromaufwärts nach stromabwärts aufeinanderfolgend einteilig miteinander verbunden sind.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2008-58590 (eingereicht am 7. März 2008) und der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2008-265649 (eingereicht am 14. Oktober 2008), deren gesamte Offenbarungen hier in ihrer Gesamtheit durch Literaturhinweis eingefügt sind.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand, mit der kontinuierlich entwässerter Sand aus einem Wasser und Sand enthaltenden Material gewonnen wird.
BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
Allgemein ist eine Vorrichtung für den Transport von ausschließlich Sand aus dem Wasser und Sand enthaltenden Gemisch, beispielsweise eine in der Veröffentlichung der geprüften Japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 4-17236 beschriebene Klassiereinrichtung, bekannt.
Jedoch besitzt die in der vorgenannten Veröffentlichung beschriebene Klassiereinrichtung bei der Drehung eines Spiralblatts einen hohen Widerstand gegen die Wasserströmung, sodass mit der Drehung des Blatts die Wasseroberfläche in einem Absetzbecken in hohem Maße gekräuselt wird. Dies bewirkt, dass Wasser, welches Sand aus dem Absetzbecken aufweist, überläuft und die Sandgewinnungsleistung verringert wird.
Das oben beschriebene Problem kann durch eine Senkung der Drehzahl des Spiralblatts teilweise gelöst werden. Die gesenkte Drehzahl bringt jedoch eine weitgehende Verringerung der Verarbeitungsleistung mit sich.
Bei der in der vorgenannten Veröffentlichung beschriebenen Klassiereinrichtung hat das Spiralblatt die Form eines Bandes. Somit bewirkt die Drehung des Spiralblatts eine Feinverteilung des Sands in Wasser, und der feinverteilte Sand strömt größtenteils stromabwärts durch eine zentrale Öffnung des Spiralblatts. Auch dies stellt einen Hauptfaktor für die Verringerung der Sandgewinnungsleistung dar.
In der Veröffentlichung der ungeprüften Japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 60-63460 ist eine Fördereinrichtung für den Transport von Sedimentsand usw. offenbart. Die Fördereinrichtung umfasst eine Förderschnecke, welche ein Schneckenblatt mit Ablauflöchern aufweist.
Jedoch erlaubt die in der vorgenannten Veröffentlichung Nr. 60-63460 beschriebene Vorrichtung, dass Wasser nur durch die kleinen Ablauflöcher treten kann. Daher ist sie nicht in der Lage, den Widerstand gegen die Wasserströmung bei einer Schneckenumdrehung signifikant zu senken.
Somit ist die in der Veröffentlichung Nr. 60-63460 offenbarte Schnecke trotz ihrer Anwendung in der in der Veröffentlichung Nr. 4-17236 beschriebenen Klassiereinrichtung nicht in der Lage, die Probleme zu lösen, die etwa in aus dem hohen Widerstand gegen die Wasserströmung entstehendem Überlauf aus dem Absetzbecken sowie in der Verringerung der Verarbeitungsleistung liegen.
In Bezug auf die vorgenannten Probleme schlug der Erfinder der vorliegenden Erfindung in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2008-58590 eine neuartige Spiralschnecken-Klassiereinrichtung vor.
Die von dem Erfinder der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Spiralschnecken-Klassiereinrichtung ist hervorragend für die Lösung der oben genannten Probleme der herkömmlichen Klassiereinrichtungen geeignet.
Hierbei enthält der von den Klassiereinrichtungen klassierte Sand eine große Menge Wasser, sodass er einem Entwässerungsvorgang unterworfen werden muss.
Jedoch ist es bei den bekannten Klassiereinrichtungen, einschließlich der von dem Anmelder der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Vorrichtung, erforderlich, dass der klassierte Sand einmalig aus der Klassiereinrichtung entnommen und zu einer an einer anderen Stelle befindlichen Entwässerungseinrichtung transportiert werden muss, damit der Entwässerungsvorgang durchgeführt wird, was zu einer schlechten Arbeitsleistung führt. Zudem ist der Platzbedarf für die Aufstellung der Klassiereinrichtung und der Entwässerungseinrichtung sowie der Fördereinrichtung für die Förderung des Sands von der Klassiereinrichtung zu der Entwässerungseinrichtung sehr groß.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorgenannten Probleme zu lösen. Die vorliegende Erfindung sieht eine Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand vor, welche die direkte und kontinuierliche Bereitstellung von klassiertem Sand für einen Entwässerungsvorgang ermöglicht. Dies führt zu einer signifikanten Verbesserung der Arbeitsleistung und einer spürbaren Verringerung des für die Aufstellung der Vorrichtung erforderlichen Raums.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand, für die Gewinnung von Sand aus einem Wasser und Sand aufweisenden Material, umfassend: eine Klassiereinrichtung für den Transport des in dem Material enthaltenen Sands von stromaufwärts nach stromabwärts; eine Entwässerungseinrichtung für die Entfernung des in dem Sand enthaltenen Wassers; und eine Fördereinrichtung für die Förderung des Sands von der Klassiereinrichtung zu der Entwässerungseinrichtung, wobei die Klassiereinrichtung, die Fördereinrichtung und die Entwässerungseinrichtung von stromaufwärts nach stromabwärts aufeinanderfolgend einteilig miteinander verbunden sind.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand nach Anspruch 1, wobei die Klassiereinrichtung Folgendes umfasst: einen Aufnahme behälter für die Aufnahme des Materials; eine drehbare Zentralwelle in dem Aufnahmebehälter, wobei sich die drehbare Zentralwelle in Längsrichtung des Aufnahmebehälters erstreckt; ein spiralförmiges Schneckenblatt, das eine die drehbare Zentralwelle umgebende zentrale Öffnung festlegt, wobei das spiralförmige Schneckenblatt eine Kontaktfläche für das Material mit einer Vielzahl von Löchern aufweist, die kleiner als die zentrale Öffnung sind; und ringförmige Konstruktionen mit einer Vielzahl von Öffnungen, die in einem vorgegebenen Abstand entlang der Zentralwelle ausgerichtet sind, wobei wenigstens eine der ringförmigen Konstruktionen eine Fläche senkrecht zu der Zentralwelle aufweist.
Eine abermals weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand nach Anspruch 2, wobei der vorgegebene Abstand der ringförmigen Konstruktionen größer als die Spiralsteigung des Schneckenblatts ist und ein Durchmesser jeder der ringförmigen Konstruktionen kleiner oder gleich einem Durchmesser der zentralen Öffnung ist.
Eine abermals weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand nach Anspruch 2, ferner umfassend: eine Vielzahl von Stützelementen, die in einem vorgegebenen Abstand entlang der Zentralwelle ausgerichtet sind; wobei wenigstens eines der Stutzelemente eine Vielzahl von Radialarmen sowie ein an den Enden der Radialarme gehaltenes Ringelement aufweist; und eine Vielzahl von Verbindungselementen, die parallel zu der Längsachse der Zentralwelle durch die Spiralschnecke verlaufen und die Ringelemente verbinden, wobei die ringförmige Konstruktion an den Radialarmen angebracht ist.
Eine abermals weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand nach Anspruch 1, wobei die Fördereinrichtung umfasst: einen Förderbehälter, der eine Bodenfläche aufweist, die mit der Bodenfläche des Aufnahmebehälters der Klassiereinrichtung ununterbrochen ausgebildet ist; und eine Dreheinrichtung, die in dem Förderbehälter angeordnet ist, um den Sand bei Drehung derselben stromabwärts zu fördern, wobei die Bodenfläche des Förderbehälters stromabwärts nach unten geneigt ist; und die Dreheinrichtung eine zu der Förderrichtung des Materials senkrechte rotierende Welle sowie eine Vielzahl von Rührschaufeln um die rotierende Welle umfasst.
Eine abermals weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand nach Anspruch 5, wobei sich die Rührschaufel um die rotierende Welle im Wesentlichen parallel zu der rotierenden Welle erstreckt und zwischen der rotierenden Welle und der Rührschaufel ein Raum ausgebildet ist.
Eine abermals weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand nach Anspruch 6, wobei die Rührschaufel in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu der rotierenden Welle in ihrer Kontur im Wesentlichen komplementär zu der Bodenfläche des Förderbehälters ist.
Eine abermals weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand nach Anspruch 7, umfassend: die Vielzahl der radial von der rotierenden Welle sich erstreckenden Stützarme; und Schaufelbefestigungsrahmen, die jeweils an den Enden der Stützelemente befestigt sind, wobei die Schaufelbefestigungsrahmen so ausgelegt sind, dass sie die Rührschaufel befestigen; und eine Vielzahl von gekrümmten Bandplatten, die die Schaufelbefestigungsrahmen in Umfangsrichtung miteinander verbinden.
Eine abermals weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand nach Anspruch 5, wobei die Entwässerungseinrichtung umfasst: eine sich in der Förderrichtung erstreckende rotierende Welle; eine Vielzahl von Bechern, mit denen während einer Drehung der rotierenden Welle Sand aus der Fördereinrichtung der Entwässerungseinrichtung geschöpft wird, wobei die Becher jeweils an den Enden der sich von der rotierenden Welle erstreckenden Radialarme angebracht sind; einen Entwässerungsmechanismus für die Entfernung von Wasser aus dem geschöpften Sand in den Bechern, umfassend; ein Ablaufnetz zum Ablaufen des Wassers aus dem geschöpften Sand, wobei das Ablaufnetz über der Bodenfläche des Bechers angeordnet ist; einen Ablaufbehälter zur Aufnahme von Wasser, welches durch das Ablaufnetz getreten und in dem Becher gelagert ist, wobei der Ablaufbehälter an dem Becher angebracht ist; sowie eine Absaugvorrichtung zum Absaugen des Inneren des Ablaufbehälters für einen Unterdruck darin.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
1 zeigt eine Draufsicht einer Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Vorderansicht einer Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine Seitenansicht von rechts einer Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine Ansicht entlang der Pfeile A-A von 1.
5 zeigt eine Ansicht entlang der Pfeile B-B von 1.
6(a) zeigt eine Ansicht entlang der Pfeile C-C von 1 und (b) eine Ansicht entlang der Pfeile A-A von (a).
7 zeigt eine Dreheinrichtung und einen Förderbehälter gemäß einer Ausführungsform mit einer alternativen Form der vorliegenden Erfindung, wobei (a) einer Ansicht entlang der Pfeile C-C von 1 und (b) einer Ansicht entlang der Pfeile A-A von (a) entspricht.
8 zeigt eine seitliche Teillängsansicht einer Entwässerungseinrichtung.
9 zeigt eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht eines Bechers und eines Ablaufbehälters einer Entwässerungseinrichtung.
10 zeigt einen Teilausschnitt in perspektivischer Ansicht einer Absaugvorrichtung einer Entwässerungseinrichtung.
11 zeigt einen Teilausschnitt in Vorderansicht eines Deckelöffnungs- und -schließelements einer Entwässerungseinrichtung.
12 zeigt einen Teilausschnitt in Vorderansicht eines Bechers kurz vor dem Eintritt in einen Entwässerungsbehälter.
13 zeigt einen Teilausschnitt in Vorderansicht eines Bechers beim Schöpfen von Sand.
14 zeigt einen Teilausschnitt in Vorderansicht eines Bechers außerhalb der Wasseroberfläche eines Entwässerungsbehälters.
15 zeigt einen Teilausschnitt in Vorderansicht eines durch Vakuumabsaugung erzeugten Zwangsentwässerungszustands.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind eine Klassiereinrichtung für den Transport des in dem Material enthaltenen Sands von stromaufwärts nach stromabwärts, eine Entwässerungseinrichtung für die Entfernung des in dem Sand enthaltenen Wassers und eine Fördereinrichtung für die Förderung des Sands von der Klassiereinrichtung zu der Entwässerungseinrichtung von stromaufwärts nach stromabwärts aufeinanderfolgend einteilig miteinander verbunden. Dadurch werden eine kontinuierliche Durchführung von Prozessschritten von der Klassierungzur Entwässerung in einer einzigen Vorrichtung sowie eine signifikante Verbesserung der Verarbeitungsleistung im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen ermöglicht. Ferner können die Klassiereinrichtung, die Entwässerungseinrichtung und die Fördereinrichtung, die herkömmlicherweise getrennt aufgestellt waren, als eine einzige Vorrichtung aufgestellt werden, sodass der Raum für die Aufstellung drastisch verringert wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Schneckenblatt eine Kontaktfläche für das Material mit einer Vielzahl von Löchern auf und legt eine eine Zentralwelle umgebende zentrale Öffnung fest. Dadurch kann bei einer Drehung der Schnecke Wasser sowohl durch die Löcher als auch die zentrale Öffnung strömen und so den Widerstand gegen die Wasserströmung signifikant verringern. Dies führt zu einer Minimierung der Kräuselung der Wasseroberfläche in einem Aufnahmebehälter, wodurch verhindert wird, dass Sand enthaltendes Wasser überläuft, sowie zu einer Verbesserung der Sandgewinnungsleistung.
Außerdem erlaubt der niedrige Widerstand gegen die Wasserströmung eine Beschleunigung einer Drehzahl der Schnecke und eine Verlängerung eines Außendurchmessersdes Blatts, sodass die Verarbeitungsleistung drastisch erhöht wird.
Ferner sind ringförmige Konstruktionen mit einer Vielzahl von Löchern in einem vorgegebenen Abstand entlang der Zentralwelle ausgerichtet, wobei wenigstens eine der ringförmigen Konstruktionen eine Fläche senkrecht zu der Zentralwelle aufweist. Somit ermöglichen die ringförmigen Konstruktionen, dass der in Wasser, welches stromabwärts durch die zentrale Öffnung entweicht, enthaltene Sand erfasst wird und dass der Sand wieder stromaufwärts transportiert wird, was zu einer verbesserten Sandgewinnungsleistung führt. Außerdem kann aufgrund dieses Merkmals Wasser nicht nur durch die Löcher der ringförmigen Konstruktion, sondern auch durch einen zwischen dem spiralförmigen Schneckenblatt und der ringförmigen Konstruktion gebildeten und sich senkrecht zu der Zentralwelle erstreckenden Raum treten. Daher wird durch den Einbau der ringförmigen Konstruktionen der Widerstand gegen die Wasserströmung kaum erhöht. Somit können ein niedrigerer Widerstand gegen die Wasserströmung aufrechterhalten und die Sandgewinnungsleistung verbessert werden.
Gemäß einer abermals weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der vorgegebene Abstand der ringförmigen Konstruktionen größer als die Spiralsteigung des Schneckenblatts. Dadurch wird die Wasserströmung durch die zentrale Öffnung des Schneckenblatts erleichtert, ohne dass die ringförmigen Konstruktionen das Wasser blockieren, und die Sandgewinnungsleistung wird verbessert.
Außerdem ist ein Durchmesser der ringförmigen Konstruktionen jeweils kleiner oder gleich einem Durchmesser der zentralen Öffnung. Diese Anordnung erlaubt eine geeignete Platzierung der ringförmigen Konstruktionen ohne Behinderung des Schneckenblatts und verhindert zudem, dass die ringförmigen Konstruktionen den Sandtransport blockieren.
Gemäß einer abermals weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden Befestigungsmittel, welche Arme, Ringelemente und Verbindungselemente umfassen, nicht nur für das Schneckenblatt, sondern auch für die ringförmige Konstruktion ohne separate Befestigungen für die ringförmige Konstruktion verwendet, was dazu führt, dass die durch einen Einbau der ringförmigen Konstruktionen verursachte Erhöhung des Widerstands gegen die Wasserströmung minimiert wird. Ferner ist die ringförmige Konstruktion sicher an den Armen angebracht.
Eine abermals weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält einen Förderbehälter, der eine stromabwärts nach unten geneigte Bodenfläche aufweist, sowie eine Dreheinrichtung, die eine Vielzahl von Rührschaufeln umfasst, die in dem Fördertank angeordnet sind, damit bei Drehung derselben der Sand stromabwärts gefördert wird. Somit wird der Sand wirksam und sicher sowohl durch die Schwerkraft als auch durch das Rühren von der Rührschaufel von der Klassiereinrichtung zu der Entwässerungseinrichtung transportiert.
Ferner umfasst die Dreheinrichtung eine rotierende Welle senkrecht zu der Förderrichtung des Materials und eine Vielzahl von Rührschaufeln um die rotierende Welle. Somit verläuft die Drehrichtung der Rührschaufel senkrecht zu einer Drehrichtung der rotierenden Welle der Klassiereinrichtung. Dadurch wird es möglich, einen reibungslosen Ablauf vorzusehen, ohne die rotierende Welle der Dreheinrichtung auf die rotierende Welle der Klassiereinrichtung abzustimmen, was zu einer Verbesserung der Sandförderleistung führt. Ferner ermöglicht dies eine Verringerung des Raums für die Fördereinrichtung und eine Verkleinerung der gesamten Vorrichtung.
Gemäß einer abermals weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erstreckt sich die Rührschaufel um die rotierende Welle im Wesentlichen parallel zu der rotierenden Welle. Somit nimmt eine Fläche der Rührschaufel einen von der Klassiereinrichtung transportierten Strom auf und transportiert den Strom weiter stromabwärts, was zu einer hervorragenden Förderleistung führt.
Außerdem kann aufgrund eines Raums zwischen der rotierenden Welle und der Rührschaufel bei einer Drehung der Dreheinrichtung Wasser durch den Raum treten und der Widerstand gegen die Wasserströmung drastisch gesenkt werden, sodass auf effiziente Weise nur der Sand zu der Entwässerungseinrichtung transportiert wird.
Gemäß einer abermals weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Rührschaufel in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu der rotierenden Welle in ihrer Kontur im Wesentlichen komplementär zu der Bodenfläche des Förderbehälters. Die Drehung der Rührschaufel stellt auf effiziente Weise eine durch die Drehung erzeugte Antriebsleistung für den auf der Bodenfläche des Förderbehälters abgesetzten Sand bereit, damit der Sand mit hoher Wirksamkeit gefördert wird.
Gemäß einer abermals weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Schaufelbefestigungsrahmen jeweils so ausgelegt, dass sie die Rührschaufel befestigen, und eine Vielzahl von gekrümmten Bandplatten verbinden die Schaufelbefestigungsrahmen in Umfangsrichtung miteinander. Dadurch wird es möglich, eine Schwingung der Rührschaufel zu verhindern, die durch einen Widerstand gegen die Wasserströmung und durch die Zentrifugalkraft während der Drehung verursacht wird. Dadurch wird die Drehzahl der Dreheinrichtung erhöht, um die Förderleistung zu verbessern.
Gemäß einer abermals weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in der Entwässerungseinrichtung ein Ablaufnetz verwendet, um Wasser zu entfernen, und nachfolgend entfernt eine Absaugeinrichtung ebenso Wasser aus dem durch einen Becher geschöpften Sand, wodurch der Entwässerungsvorgang wirksamer und kürzer wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 zeigt eine Draufsicht einer Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand gemäß der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt eine Vorderansicht einer Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand gemäß der vorliegenden Erfindung. 3 zeigt eine Seitenansicht von rechts einer Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand gemäß der vorliegenden Erfindung. 4 zeigt eine Ansicht entlang der Pfeile A-A von 1. 5 zeigt eine Ansicht entlang der Pfeile B-B von 1. 6(a) zeigt eine Ansicht entlang der Pfeile C-C von 1, und (b) eine Ansicht entlang der Pfeile A-A von (a). In 6(b) wurde ein Behälter weggelassen.
Eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist so ausgelegt, dass sie Sand aus einem Wasser und Sand aufweisenden Material (Gemisch aus Wasser und Sand) entwässert und gewinnt. Die Vorrichtung umfasst eine Klassiereinrichtung (100) für den Transport des in dem Material enthaltenen Sands von stromaufwärts nach stromabwärts, eine Entwässerungseinrichtung (300) für die Entfernung des in dem Sand enthaltenen Wassers und eine Fördereinrichtung (200) für die Förderung des Sands von der Klassiereinrichtung (100) zu der Entwässerungseinrichtung (300).
Die Klassiereinrichtung (100), die Fördereinrichtung (200) und die Entwässerungseinrichtung (300) sind von stromaufwärts nach stromabwärts aufeinanderfolgend einteilig miteinander verbunden.
Somit sind die Klassiereinrichtung (100), die Fördereinrichtung (200) und die Entwässerungseinrichtung (300) in einer einzigen Vorrichtung integriert, sodass das Material kontinuierlich von der Klassiereinrichtung (100) zu der Fördereinrichtung (200) und anschließend zu der Entwässerungseinrichtung (300) strömt.
Zunächst wird die Klassiereinrichtung (100) erläutert.
Die Klassiereinrichtung (100) umfasst einen Aufnahmebehälter (1) zur Aufnahme des Wasser und Sand aufweisenden Materials sowie eine in dem Aufnahmebehälter (1) vorgesehene spiralförmige Schnecke.
Die spiralförmige Schnecke umfasst eine drehbare Zentralwelle (2), welche in Längsrichtung des Aufnahmebehälters (1) vorgesehen ist, sowie ein Schneckenblatt (3), welches spiralförmig entlang einer Umfangsfläche der Zentralwelle (2) vorgesehen ist.
Der Aufnahmebehälter (1) ist in einer Draufsicht rechteckig. Der Aufnahmebehälter (1) weist eine waagerechte Bodenfläche und eine obere Öffnung auf.
Die Seitenwände (4) legen eine nach oben geneigte Form fest. Eine obere Kante der Seitenwand (4) befindet sich etwas unterhalb einer Mittelachse der Zentralwelle (2) (siehe 4 und 5).
Der Aufnahmebehälter (1) umfasst einen Zufuhreinlass (5) für die Bereitstellung des Materials in dem Behälter und einen Ablaufauslass (6) für den Ablauf des aus dem Material abgeschiedenen Wassers außerhalb des Behälters.
Der Zufuhreinlass (5) springt nach außen von einer der Seitenwände (4) in der Nähe eines Längsendes des Aufnahmebehälters (1) vor. Der Zufuhreinlass (5) ist nach oben offen. Danach wird das von dem Zufuhreinlass (5) zugeführte Material durch eine Öffnung in der Seitenwand (4) des Aufnahmebehälters (1) zu dem Boden des Aufnahmebehälters (1) geführt.
Der Ablaufauslass (6) ist an dem anderen Längsende des Aufnahmebehälters (1) vorgesehen. Der Ablaufauslass (6) ist unter dem oberen Rand der Seitenwand (4) nach oben offen. Somit läuft Wasser, das aus einem Bereich (einem Becken), in dem die spiralförmige Schnecke des Aufnahmebehälters (1) vorgesehen ist, überläuft, durch den Ablaufauslass (6) nach außen ab.
Die Zentralwelle (2) der spiralförmigen Schnecke ist mit einem an dem anderen Ende des Aufnahmebehälters (1) vorgesehenen Motor (7) über bekannte Verbindungsmittel, wie beispielsweise eine Umlenkrolle oder einen Riemen, verbunden. Die Zentralwelle (2) dreht sich bei Antrieb des Motors (7).
Bei dem Motor (7) kann es sich um einen Umrichtermotor handeln, der eine Drehzahlgemäß einer auf die Zentralwelle (2) wirkenden Last ändern kann, um die Drehzahl zu verringern, wenn die Zentralwelle (2) einer hohen Wasserlast unterliegt, oder um die Drehzahl zu erhöhen, wenn die Zentralwelle (2) einer niedrigen Wasserlast unterliegt, um so die Verarbeitungsleistung und die Gewinnungsleistung zu maximieren.
Das spiralförmige Schneckenblatt (3) transportiert mit der Drehung der Zentralwelle (2) den in dem Material enthaltenen Sand von dem anderen Ende (stromaufwärts) des Aufnahmebehälters (1) zu dem einen Ende (stromabwärts) des Aufnahmebehälters (1) (d. h. in einer Richtung von dem Ablaufauslass (6) zu dem Zufuhreinlass (5)).
Das Schneckenblatt umfasst eine Bandplatte mit konstanter Breite, die sich spiralförmig um die Zentralwelle (2) erstreckt und dabei eine die Zentralwelle (2) umgebende zentrale Öffnung (8) festlegt (siehe 4).
Die zentrale Öffnung (8) ermöglicht, dass Wasser um die Zentralwelle (2) mit der Drehung der Schnecke stromabwärts strömt. Der Großteil des in dem Material enthaltenen Sands setzt sich am Boden des Aufnahmebehälters (1) ab, sodass das durch die zentrale Öffnung (8) stromabwärts strömende Wasser im Wesentlichen sandfrei ist.
Daher wird durch die zentrale Öffnung (8) der Widerstand gegen die Wasserströmung drastisch verringert, ohne dass die Sandgewinnungsleistung wesentlich gesenkt wird.
Ein Durchmesser der zentralen Öffnung (8) muss innerhalb eines geeigneten Bereichs eingestellt werden, da ein zu kleiner Durchmesser zu einer unzureichenden Wasserströmung führt, während ein zu großer Durchmesser die Förderleistung beträchtlich verringert. Der Durchmesser der zentralen Öffnung (8) kann vorzugsweise auf 50% bis 60% der Länge des Durchmessers des Schneckenblatts (3) eingestellt werden.
Das Schneckenblatt (3) weist eine Fläche (im Wesentlichen senkrecht zu der Zentralwelle (2)) auf, die in Kontakt mit dem Material kommt, und viele Löcher (9) sind in der im Wesentlichen ganzen Fläche ausgerichtet (siehe 4).
Durch die Löcher (9) wird ermöglicht, dass Wasser, welches in dem Material, das in Kontakt mit dem Schneckenblatt (3) kommt, enthalten ist, während der Drehung der Schnecke stromabwärts strömt, sodass der Widerstand gegen die Wasserströmung verringert wird.
Die Löcher (9) sind so ausgelegt, dass Wasser in der Nähe des Aufnahmetankbodens, auf dem sich der Sand abgesetzt hat, durch dieselben tritt, während die oben beschriebene zentrale Öffnung (8) so ausgelegt ist, dass im Wesentlichen sandfreies Wasser um die Zentralwelle durch dieselbe tritt. Daher müssen die Löcher (9) kleiner als die zentrale Öffnung sein (beispielsweise 1/10 bis 1/15), um den Sanddurchtritt einzuschränken.
Außerdem treten mit dem Wasser in dem Material enthaltene Feinstoffe durch die Löcher (9), sodass auf effiziente Weise nur der Sand gefördert wird, der einen vorgegebenen Teilchendurchmesser überschreitet.
In 4 sind die Löcher (9) kreisförmig; es können jedoch auch andere Formen, beispielsweise dreieckig und viereckig, zum Einsatz kommen.
Eine Größe der Löcher (9) kann abhängig von einem jeweiligen Durchmesser des als Produkt zu gewinnenden Sands eingestellt werden. Beispielsweise wird der Durchmesser der Löcher (9) auf 10 mm eingestellt, wenn es sich bei dem zu gewinnenden Sand um Feinsand mit einem Durchmesser von 1,5 mm oder darunter handelt. In diesem Fall wird der Durchmesser der zentralen Öffnung (8) auf etwa 1.500 mm eingestellt.
Das oben beschriebene Merkmal der zwei verschiedenen Größen des Wasserdurchtritts, wie beispielsweise die größere zentrale Öffnung (8), welche das Schneckenblatt (3) um die Zentralwelle (12) festlegt, und die kleineren Löcher (9) auf dem Schneckenblatt (3) abseits von der Zentralwelle (2), verringert den Widerstand gegen die Wasserströmung beträchtlich, ohne die Sandförderleistung zu schmälern. Somit löst die vorliegende Erfindung gleichzeitig diese widersprüchlichen Probleme.
Wie in 4 gezeigt ist, sind mit gleichmäßigem Abstand umlaufend und vorstehend radial verlaufende Rippen (10) angeordnet, um die Rückseite des Schneckenblatts (3) zu halten (stromabwärts).
Diese Rippen (10) verstärken das Schneckenblatt (3) und pulverisieren Agglomerate des mit der Drehung des Schneckenblatts (3) auf der Bodenfläche des Aufnahmebehälters (1) abgesetzten Sands, sodass der Sand problemlos transportiert wird.
Falls die Rippen (10) auf einer Vorderseite (stromaufwärts) des Schneckenblatts (3) angeordnet sind, stören die Rippen den Sandtransport entlang der Vorderseite des Schneckenblatts. Andererseits weisen die Rippen auf der Rückseite lediglich die vorteilhafte Pulverisierung auf, sodass der Sand problemlos transportiert wird, ohne den Sandtransport zu stören.
Das Schneckenblatt (3) weist außerdem lochfreie Bereiche (11) ohne irgendwelche Löcher (9) auf, die in Bezug auf die Rippen (10) mit Tendenz zu der Vorlaufseite der Drehrichtung angeordnet sind.
Derartige lochfreie Bereiche (11) verringern die durch die Löcher (9) tretende Wasserströmung auf der Vorlaufseite der Rippen (10), um die oben beschriebene Pulverisierung nicht zu stören.
Die Spiralsteigung des Schneckenblatts (3) um den Zufuhreinlass (5) des Materials für den Aufnahmebehälter (1) (stromaufwärts in Förderrichtung) ist geringer als in anderen Bereichen (stromabwärts in Förderrichtung).
Im Einzelnen wird die Spiralsteigung um den Zufuhreinlass (5) im Vergleich zu der in den anderen Bereichen auf 1/2 oder darunter eingestellt. Genauer kann die Spiralsteigung um den Zufuhreinlass (5) auf 250 mm eingestellt werden, während die Steigung in den anderen Bereichen auf 500 mm eingestellt werden kann.
Die geringere Spiralsteigung des Schneckenblatts (3) um den Zufuhreinlass (5) des Aufnahmebehälters (1) führt zu einem effizienten Transport des in dem aus dem Zufuhreinlass (5) gelieferten Material enthaltenen Sands, während die größere Spiralsteigung in den anderen Be reichen den Widerstand gegen die Wasserströmung verringert.
Daraus resultiert eine gleichzeitige Lösung von widersprüchlichen Problemen, nämlich der Verbesserung der Sandförderleistung und der Verringerung des Widerstands gegen die Wasserströmung.
Das Stützelement (12) umfasst eine Vielzahl von Armen, die sich in Bezug auf die Umfangsfläche der Zentralwelle (2) radial und senkrecht erstrecken. Eine Konstruktion aus einer Vielzahl von Armen in radialer Anordnung, wie abgebildet, wird in der vorliegenden Erfindung als das Stützelement (12) bezeichnet.
Eine Vielzahl der Stützelemente (12) ist in Längsrichtung der Zentralwelle (2) in einem vorgegebenen Abstand ausgerichtet.
Die Enden der in jedem der Stützelemente (12) enthaltenen Vielzahl von Armen sind mittels eines Ringelements (13) miteinander verbunden (siehe 5).
Über mehrere Verbindungselemente (14), die sich in Längsrichtung der Zentralwelle (2) erstrecken, ist eine Verbindung unter den Ringelementen (13) der jeweiligen Stützelemente (12) vorgesehen.
Es ist die gleiche Anzahl von Verbindungselementen (14) wie die Anzahl von Armen (12 in den Figuren) vorgesehen, sodass die Verbindungselemente (14) die Ringelemente jeweils an den distalen Enden der Arme verbinden.
Das Verbindungselement (14) hat die gleiche Länge wie die Zentralwelle (2) und ist parallel zu dieser angeordnet. Die Verbindung des Verbindungselements (14) unter den Ringelementen (13) ergibt die Verbindung unter den Schneckenblättern (3).
Somit ist das Schneckenblatt (3) über das Verbindungselement (14), das Ringelement (13) und das Stützelement (12) an der Zentralwelle (2) befestigt.
5 zeigt eine Vielzahl von Lochplatten (15), die so ausgelegt sind, dass sie die Räume zwischen den Armen der jeweiligen entlang der Zentralwelle (2) ausgerichteten Stützelemente (2) schließen, sodass ein Satz der Lochplatten (15) in jedem Stützelement (12) eine zu der Zentralwelle senkrechte ringförmige Konstruktion bildet.
Dies ermöglicht eine stabile Befestigung der Lochplatten (15), um so eine Beschädigung zu vermeiden, die durch die Kraft des Materials beim Antrieb verursacht wird.
Das Stützelement (12) zum Befestigen des Schneckenblatts (3) an der Zentralwelle (2) kann auch für die Befestigung der Lochplatten (15) verwendet werden. Somit ist es nicht notwendig, irgendwelche zusätzlichen Elemente für die Anbringung der Lochplatten (15) zu verwenden. Dadurch werden die Anzahl der zu verwendenden Teile reduziert und der Anstieg des Widerstands gegen die Wasserströmung aufgrund des Einbaus der Lochplatten (15) minimiert.
Das Loch in den Lochplatten (15) ist in 5 kreisförmig; es können jedoch auch andere Formen, beispielsweise dreieckig und viereckig, zum Einsatz kommen.
Ein Durchmesser eines Lochs in der Lochplatte (15) kann auf den gleichen Wert wie der Durchmesser der in dem Schneckenblatt (3) ausgebildeten Löcher (9) eingestellt werden, beispielsweise 10 mm.
Die ringförmigen Konstruktionen (15) (ein Satz Lochplatten (15)) sind so ausgelegt, dass sie den in dem stromabwärts durch die zentrale Öffnung (8) strömenden Wasser enthaltenen Sand erfassen und den erfassten Sand wieder stromaufwärts transportieren, indem sie die Drehung des Schneckenblatts (3) ausnutzen. Dies führt zu einer spürbaren Verbesserung der Sandgewinnungsleistung.
Dies ermöglicht außerdem, dass Wasser durch die Löcher der Lochplatte (15) geleitet werden kann, sodass der Einbau der ringförmigen Konstruktionen (15) den Widerstand gegen die Wasserströmung kaum erhöht, um den Widerstand gegen die Wasserströmung zu verringern und die Sandgewinnungsleistung zu verbessern.
Außerdem ist das Schneckenblatt (3) in Bezug auf die Zentralwelle (2) geneigt, während die ringförmigen Konstruktionen (15) senkrecht zu der Zentralwelle (2) angeordnet sind. Somit ist zwischen dem zentralen Blatt (3) und den ringförmigen Konstruktionen (15) sicher ein Raum ausgebildet, sodass Wasser durch den Raum entweichen kann. Dies ermöglicht außerdem, dass der Anstieg des Widerstands gegen die Wasserströmung, der sich aus dem Einbau der ringförmigen Konstruktionen (15) ergibt, verringert wird.
Wie in 1 und 2 gezeigt ist, ist der Anordnungsabstand der ringförmigen Konstruktionen (15) (gleich dem Anordungsabstand der Stützelemente (12)) größer als die Spiralsteigung des Schneckenblatts (3).
Im Einzelnen wird der Anordnungsabstand der ring förmigen Konstruktionen (15) so eingestellt, dass er etwa 5- bis 6-mal so groß wie die Spiralsteigung des Schneckenblatts (3) um den Zufuhreinlass (5) und etwa 3- bis 4-mal so groß wie die in den anderen Bereichen ist (die Spiralsteigung des Schneckenblatts (3) ist oben beschrieben). Genauer kann der Abstand der ringförmigen Konstruktionen (15) beispielsweise auf 1.500 mm eingestellt werden, wenn die Spiralsteigung des Schneckenblatts (3) um den Zufuhreinlass (5) 250 mm und die Spiralsteigung in den anderen Bereichen 500 mm beträgt.
Somit ist der Anordnungsabstand der ringförmigen Konstruktionen (15) größer als die Spiralsteigung des Schneckenblatts (3). Dies minimiert die Blockierung der Wasserströmung durch die von dem Schneckenblatt (3) festgelegte zentrale Öffnung (8) aufgrund der ringförmigen Konstruktion (15) und führt zur Verbesserung der Sandgewinnungsleistung.
Der Durchmesser der ringförmigen Konstruktion (15) ist kleiner oder gleich dem der zentralen Öffnung (8) eingestellt, sodass die ringförmige Konstruktion (15) das Schneckenblatt nicht behindert. Außerdem blockiert die ringförmige Konstruktion (15) auch nicht den durch die Drehung des Schneckenblatts bewirkten Sandtransport. In den Figuren ist der Durchmesser der ringförmigen Konstruktion (15) gerade um eine Breite des Ringelements (13) kleiner als der der zentralen Öffnung (8) eingestellt.
Wie oben beschrieben umfasst die Klassiereinrichtung (100) mehrere Konstruktionen, um den Widerstand gegen die Wasserströmung zu verringern und gleichzeitig die Sandgewinnungsleistung zu verbessern. Diese Konstruktionen arbeiten synergistisch mit der Drehung des Schneckenblatts.
Als nächstes wird eine Fördereinrichtung (200) erläutert.
Die Fördereinrichtung (200) umfasst einen Förderbehälter (21), dessen Bodenfläche ununterbrochen mit der Bodenfläche des Aufnahmebehälters (1) der Klassiereinrichtung (100) ausgebildet ist, sowie eine Dreheinrichtung (22), die in dem Förderbehälter angeordnet ist, um den Sand bei Drehung derselben stromabwärts zu fördern.
Wie in 2 gezeigt ist, ist die Bodenfläche des Förderbehälters (21) stromabwärts nach unten geneigt. Das proximale Ende (stromaufwärts gelegener Rand) des Förderbehälters (21) befindet sich auf gleicher Höhe wie die Bodenfläche in dem Aufnahmebehälter (1) der Klassiereinrichtung (100), während das distale Ende (stromabwärts gelegener Rand) der Bodenfläche des Förderbehälters (21) sich auf gleicher Höhe wie die Bodenfläche in einem Entwässerungsbehälter (31) der Entwässerungseinrichtung (300) befindet. Die geneigte Bodenfläche des Förderbehälters (21) erleichtert den Transport des Sands von der Klassiereinrichtung (100) zu der Entwässerungseinrichtung (300) aufgrund der Schwerkraft, mit der eine Rührschaufel (24) (im Folgenden beschrieben) sicher den Sandtransport ermöglicht sowie die Leistung desselben verbessert.
Als nächstes wird die Dreheinrichtung (22) unter Bezugnahme auf 6 erläutert.
Die Dreheinrichtung (22) umfasst eine rotierende Welle (23), die sich senkrecht zu der Förderrichtung des Materials (Breitenrichtung des Förderbehälters (21)) erstreckt und von einem Motor (nicht gezeigt) angetrieben wird, sowie mehrere Rührschaufeln (24) um die rotierende Welle (23).
Die Rührschaufel (24) umfasst ein Winkelelement mit L-förmigem Querschnitt. Die Rührschaufel (24) um die rotierende Welle (23) erstreckt sich über nahezu die gesamte Länge der Bodenfläche des Förderbehälters (21) im Wesentlichen parallel zu der rotierenden Welle (23). Über einen Schaufelbefestigungsrahmen (27) ist die Rührschaufel (24) jeweils an dem Ende der Stützelemente (8 Stützelemente in 6 gezeigt) angebracht, die sich radial von der rotierenden Welle (23) erstrecken.
Genauer verbindet der Deckstabrahmen (27) zur Befestigung der Rührschaufel (24) das Stützelement (25), das an einer in Längsrichtung zwischenliegenden Position der rotierenden Welle (23) angeordnet ist, mit ergänzenden Stützelementen (26) an beiden Enden der rotierenden Welle (23). Die Rührschaufeln (24) sind über die gesamte Länge der jeweiligen Schaufelbefestigungsrahmen (27) angebracht.
Die Dreheinrichtung (22) dreht sich gegen den Uhrzeigersinn (in 2), sodass veranlasst wird, dass Wasser in der Nähe des Bodens des Förderbehälters (21) von stromaufwärts (Klassiereinrichtungsende) nach stromabwärts (Entwässerungseinrichtungsende) strömt.
Der von der Klassiereinrichtung (100) transportierte Sand setzt sich auf dem Boden des Förderbehälters (21) durch sein Eigengewicht ab. Dann erzeugt die Dreheinrichtung (22) die Wasserströmung in der Nähe des Bodens, um den abgesetzten Sand auf effiziente Weise zu der Entwässerungseinrichtung (300) zu transportieren.
Wie oben beschrieben ist die Bodenfläche des Förderbehälters (21) stromabwärts nach unten geneigt, sodass sich die Wasserströmung und die Schwerkraft vorteilhaft auf den Sandtransport zu der Entwässerungseinrichtung (300) auswirken.
Ein Raum (28) zwischen der rotierenden Welle (23) und der Rührschaufel (24) (insbesondere zwischen der rotierenden Welle (23) und dem Schaufelbefestigungsrahmen (27), an dem die Rührschaufel (24) angebracht ist) ermöglicht bei Drehung der Dreheinrichtung (22) den Durchtritt von Wasser durch denselben, was den Widerstand gegen das Wasser drastisch verringert und auf effiziente Weise lediglich den Sand zu der Entwässerungseinrichtung (300) transportiert.
Die im Wesentlichen parallel zu der rotierenden Welle (23) verlaufende Rührschaufel (24) ist in ihrer Kontur im Wesentlichen komplementär zu der Bodenfläche des Förderbehälters (21).
In 6 weist der Förderbehälter (21) eine im Wesentlichen parallel zu der rotierenden Welle (23) verlaufende lineare Bodenfläche auf, während sich die lineare Rührschaufel (24) in der gleichen Richtung erstreckt. Somit verlaufen die in 6 gezeigte Linie (L1) und Linie (L2) parallel zueinander.
Dadurch wird eine tendenzfreie und einheitliche Anwendung der Antriebsleistung der durch die Drehung der Rührschaufel (24) erzeugten Wasserströmung auf den bei der Drehung auf der Bodenfläche des Förderbehälters (21) abgesetzten Sand ermöglicht, was zum Transport des Sands mit hoher Leistung führt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Formen der Dreheinrichtung (22) und des Förderbehälters (21) nicht auf die obigen Formen beschränkt, und die in 7 gezeigten Formen können ebenso zum Einsatz kommen.
7 zeigt eine alternative Ausführungsform der Formen der Dreheinrichtung (22) und des Förderbehälters (21). 7(a) entspricht einer Ansicht entlang der Pfeile C-C von 1, und (b) einer Ansicht entlang der Pfeile A-A von (a).
Diese alternative Ausführungsform zeigt auch, dass sich die Rührschaufeln (24) um die rotierende Welle (23) im Wesentlichen parallel zu der rotierenden Welle (23) erstrecken.
Die im Wesentlichen zu der rotierenden Welle (23) parallele Rührschaufel (24) ist in ihrer Kontur im Wesentlichen komplementär zu der Bodenfläche des Förderbehälters (21).
Genauer bildet die Rührschaufel (24) in einer Richtung weg von der rotierenden Welle (23) einen konvexen Bogen. Der Bogen verläuft im Wesentlichen parallel zu der rotierenden Welle (23). Die Bodenfläche des Förderbehälters (21) bildet einen nach unten konvexen Bogen im Wesentlichen parallel zu der rotierenden Welle (23).
Diese alternative Ausführungsform ermöglicht ebenfalls die tendenzfreie und einheitliche Anwendung der Antriebsleistung der durch die Drehung der Rührschaufel (23) erzeugten Wasserströmung auf den bei der Drehung auf der Bodenfläche des Förderbehälters (21) abgesetzten Sand, um den Sand mit hoher Leistung zu transportieren.
Bei der alternativen Ausführungsform ist ein größerer Raum (28) zwischen der rotierenden Welle (23) und der Rührschaufel (24) gebildet, sodass zusätzlich der Widerstand gegen die Wasserströmung verringert und gesenkt wird.
Bei der in 6 und 7 gezeigten Dreheinrichtung (22) verbindet eine einen gekrümmten Bogen (29) bildende Bandplatte einen der Schaufelbefestigungsrahmen (27) mit einem anderen in Umfangsrichtung benachbart gelegenen Schaufelbefestigungsrahmen (27) um die rotierende Welle (23). Die bandförmigen Platten (29) bilden eine ringförmige Konstruktion (15), welche die Zentralwelle (23) umgibt.
Die bandförmige Platte (29) verbindet die an den Enden der Stützelemente (25) angeordneten Schaufelbefestigungsrahmen (27) miteinander, um eine aus dem Widerstand gegen die Wasserströmung und aus der bei der Drehung entstehenden Zentrifugalkraft resultierende Schwingung der Rührschaufel (24) zu verhindern. Dies führt zu einem Hochgeschwindigkeitsbetrieb der Dreheinrichtung und einer verbesserten Förderleistung.
Die Drehrichtung der rotierenden Welle (23), an der die Rührschaufel (24) angebracht ist, verläuft senkrecht zu der Drehrichtung der rotierenden Welle (2) der Klassiereinrichtung (100).
Die Drehung der beiden rotierenden Wellen muss so aufeinander abgestimmt werden, dass ein problemloser Ablauf erzeugt wird, wenn die Drehrichtungen der beiden rotierenden Wellen identisch sind (die Drehflächen parallel zueinander verlaufen). Jedoch ist es möglich, den problemlosen Ablauf ohne die Abstimmung zu erzeugen, wenn die Drehrichtungen der beiden rotierenden Wellensenkrecht zueinander verlaufen (die Drehflächen senkrecht zueinander verlaufen). Demzufolge wird dadurch die Einstellung der Drehzahl der rotierenden Welle (23) unabhängig von der Drehzahl der rotierenden Welle (2) ermöglicht, was zu einer verbesserten Sandförderleistung führt.
Ferner trägt dies auch zu einer Verringerung des Raums für die Fördereinrichtung (200) und zu einer Verkleinerung der gesamten Vorrichtung bei.
Die Rührschaufel (24) um die rotierende Welle (23) erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu der rotierenden Welle (23). Dadurch wird ermöglicht, dass der von der Klassiereinrichtung (100) transportierte Strom auf einer Fläche der Rührschaufel (24) ankommt und der Strom zu der Entwässerungseinrichtung (300) transportiert wird, was zu einer hervorragenden Förderleistung führt.
Zuletzt wird nun die Entwässerungseinrichtung (300) erläutert.
Die Entwässerungseinrichtung (300) umfasst einen Entwässerungsbehälter (31), dessen Bodenfläche ununterbrochen mit der Bodenfläche des Förderbehälters (21) der Fördereinrichtung (200) ausgebildet ist, mehrere Becher (32), die in dem Entwässerungsbehälter (31) zum Schöpfen des von der Fördereinrichtung (200) transportierten Sands angeordnet sind, und einen Entwässerungsmechanismus zur Entfernung des Wassers aus dem geschöpften Sand in den mehreren Bechern (32). In 1 und 2 ist der Entwässerungsmechanismus weggelassen. Die mehreren Becher (32) sind an den Enden der mehreren Arme (34) (8 in 3) angebracht, welche sich radial um die rotierende Welle (33) erstrecken, die sich parallel zu der Förderrichtung erstreckt.
Im Folgenden werden weitere Einzelheiten der Entwässerungseinrichtung (300) unter Bezugnahme auf 8 bis 15 erläutert.
Ein rotierendes Rohr (35) ist oben an dem Entwässerungsbehälter (31) gehalten. Eine durch einen im rückwärtigen Bereich angeordneten Motor in Drehung versetzte rotierende Welle (33) befestigt das rotierende Rohr (35) auf demselben und dreht das rotierende Rohr (35).
Ein scheibenförmiges Anbauelement (38) ist in axialer Richtung in der Mitte des rotierenden Rohrs (35) befestigt. An dem Anbauelement (38) sind mehrere Radialarme (34) angebracht. An den Enden der jeweiligen Arme sind Ablaufbehälter (39) angebracht. Mit den Vorderflächen der jeweiligen Ablaufbehälter (39) sind Becher (32) verbunden.
Somit ist der Ablaufbehälter (39) an der Rückseite eines Endes des Arms (34) befestigt. Die Vorderseite des Endes des Ablaufbehälters (39) ist an einem unteren Teil des Bechers (32) befestigt, und der Becher (32) ist in Seitenansicht vorne und vorstehend angeordnet.
Der Becher (32) ist nach oben hin offen. Ein Ablaufnetz (41) trennt das Innere des Bechers (32) in einen oberen Teil, in dem der abgesetzte Sand (Sediment) gelagert ist, und einen unteren Teil, durch den das abgelaufe ne/abgeschiedene Wasser tropft.
Das geneigte Ende des Bechers (32) erleichtert das Schöpfen des Sands.
Ein Ablaufbehälter (39) weist an einem unteren rückwärtigen Ende eine Ablauföffnung (40) auf, die so ausgelegt ist, dass sie mit einem Ablaufauslass (42) unterhalb des Ablaufnetzes des Bechers (32) verbunden werden kann, damit das abgeschiedene Wasser nach dem Durchtritt durch das Ablaufnetz (41) aufgenommen und das Wasser zur Entwässerung aus der Ablauföffnung (40) zu dem Entwässerungsbehälter (21) zurückgeleitet werden kann. Der Ablaufbehälter (39) ist etwas nach unten geneigt und an dem Becher (32) befestigt, damit der Durchtritt des abgeschiedenen Wassers nach dem Durchtritt durch das Ablaufnetz (41) erleichtert wird.
11 offenbart ein Element (43), das so ausgelegt ist, dass es einen Deckel für die Ablauföffnung (40) öffnet und schließt. An einer vorstehenden Welle (341) des Arms (34) ist eine Wippe (44) angebracht. Ein Gummideckel (45) zum Schließen der Ablauföffnung (40) des Ablaufbehälters (39) ist an einem Ende der Wippe (44) vorgesehen, und ein Gewicht, welches schwerer als der Deckel (45) ist, ist an dem anderen Ende der Wippe (44) angebracht.
Eine Absaugvorrichtung (47) saugt das Innere des Ablaufbehälters (39) bei der nach oben gerichteten Drehung jedes Bechers (32) aus einer im Wesentlichen waagerechten Stellung in eine senkrechte Stellung ab.
Ein Saugrohr (49) ist mit der Saugseite eines eine Vakuumabsaugung bewirkenden Gebläses (48) und an schließend mit einem die rotierende Welle (33) enthaltenden Befestigungsrohr (50) verbunden. Dadurch wird in einer Verbindungsnut (52) einer unbeweglichen Saugplatte (51), die an dem Befestigungsrohr (50) befestigt ist, ein Unterdruck erzeugt.
Die Verbindungsnut (52) ist durch eine Aussparung in dem Bereich aus einer im Wesentlichen waagerechten Stellung in eine senkrechte Stellung innerhalb der Saugplatte (51) ausgebildet und auf einer Vorderseite offen.
Eine Steuerplatte (53) ist an dem rückwärtigen Ende des rotierenden Rohrs (35) befestigt, und in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandete Durchgangslöcher (54) führen so durch die gesamte Steuerplatte (53), dass sie mit der Saugplatte (51) verbunden und dieser zugewandt sind.
Saugschläuche (55) stehen mit jedem Durchgangsloch (54) auf der Vorderseite der Steuerplatte (53) in Verbindung und öffnen sich in ein rückwärtiges Ende des Ablaufbehälters (39) und sind mit demselben verbunden.
Eine Ablaufrinne (56) ist über dem Mittelpunkt der Entwässerungseinrichtung (300) vorgesehen und unter dem nach hinten kippenden und sich nach hinten drehenden Becher (32) angeordnet.
Im Folgenden werden Funktionen der Entwässerungseinrichtung (300) erläutert.
Zunächst wird der Sand von dem Förderbehälter (21) zu dem Entwässerungsbehälter (31) transportiert, und der Sand (S) setzt sich auf dem Boden des Entwässerungsbehälters (31) ab.
Wie in 3 gezeigt ist, dreht sich danach abhängig von dem Antrieb eines Motors (36) langsam das rotierende Rohr (35), und die Becher (32) schöpfen jeweils den auf dem Boden abgesetzten Sand (S). Wie in 14 gezeigt ist, fällt anschließend das abgeschiedene Wasser durch das Ablaufnetz (41) und läuft aus der Ablauföffnung (40) des Ablaufbehälters (39) ab.
Zu diesem Zeitpunkt beginnt der Deckel (45) aufgrund eines Absinkens des Gewichts (46) die Ablauföffnung (40) zu blockieren, aber der hohe Ablaufdruck drückt den Deckel (45) so, dass das Wasser abläuft.
Hierbei wird durch die Betätigung des Gebläses (48) die Verbindungsnut (52) der Saugplatte (51) in Verbindung mit dem Saugrohr (49) und in einem Unterdruckzustand gehalten. Somit stehen die Durchgangslöcher (54) der Steuerplatte (53) mittels der Saugschläuche (55) innerhalb eines Drehverschiebebereiches mit der Verbindungsnut (52) in Verbindung, durch den jeder Becher (32) aus einer im Wesentlichen waagerechten Stellung nach oben fährt (Bereich in 3 durch einen Pfeil (L) angezeigt). Somit dreht sich die Steuerplatte (53) zusammen mit dem rotierenden Rohr (35) der Saugplatte (51) zugewendet, sodass die Durchgangslöcher (54) mit der Verbindungsnut (52) in Verbindung stehen.
Somit ist es möglich, das Innere des Ablaufbehälters (39) abzusaugen und in dem Ablaufbehälter (39) einen Unterdruckzustand zu erzeugen. Dadurch kann Außenluft durch den in dem Becher (32) gehaltenen Sand gehen. Dies führt dazu, dass in dem Sand (S) befindliches Wasser entfernt, das entfernte Wasser zu dem Ablaufbehälter (39) geleitet und der Sand (S) zwangsweise entwässert wird.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Deckel (45) durch die Schwerkraft des Gewichts (46) innerhalb des in 9 durch den Pfeil (L) angezeigten Drehverschiebebereichs, welcher ein Saugwirkungsbereich ist, gegen den schwachen aus dem Nachlassen der Entwässerung resultierenden Ablaufdruck nach oben bewegt, und der Deckel (45) blockiert stark die Ablauföffnung (40) des Ablaufbehälters (39) mit Saugkraft. Dadurch kann verhindert werden, dass Außenluft eindringt, und es wird eine hervorragende Absaugung und Entwässerung erreicht. Außerdem verbleibt das abgeschiedene Wasser, welches durch die Vakuumabsaugung entwässert wird, in dem Ablaufbehälter (39).
Wie in 8 gezeigt ist, beginnt sich der Becher (32) nach Beendigung der Zwangsentwässerung mit der Vakuumabsaugung nach hinten zu drehen, und der Sand (S) fällt in die Ablaufrinne (56). Zu diesem Zeitpunkt fällt das in dem Ablaufbehälter (39) verbliebene Wasser nicht in den Entwässerungsbehälter (21), weil die Ablauföffnung (40) durch den Deckel (45) blockiert ist. Jedoch entstehen auch keine Probleme, wenn der Wasserdruck den Deckel (45) öffnet und das Wasser in den Entwässerungsbehälter (21) fällt. Außerdem fällt das Wasser nicht in die Ablaufrinne (56).
Wie oben erläutert, ermöglicht die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung den Transport des Wasser und Sand enthaltenden Materials zu der Klassiereinrichtung (100). Durch die Wirkung der Klassiereinrichtung (100) wird es möglich, dass nur der Sand über einem bestimmten Partikeldurchmesser zu der Fördereinrichtung (200) transportiert wird. Durch die Wirkung der Fördereinrichtung (200) wird es möglich, dass der Sand zu der Entwässerungseinrichtung gefördert wird. Schließlich wird durch die Wirkung der Entwässerungseinrichtung (300) die Entwässerung und Gewinnung des Sands ermöglicht.
Dementsprechend ermöglicht eine einzige Vorrichtung die kontinuierliche Durchführung der Schritte von der Klassierung und der Entwässerung und führt im Vergleich mit den herkömmlichen Vorrichtungen, bei denen eine Klassiereinrichtung und eine Entwässerungseinrichtung getrennt vorgesehen sind, zu einer Verbesserung der Arbeitsleistung um einen Faktor von etwa 2 bis 3.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand gemäß der vorliegenden Erfindung ist für die wirksame Gewinnung ausschließlich von Sand aus einem Wasser und Sand enthaltenden Gemisch brauchbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2008-58590 [0001, 0010]
- JP 2008-265649 [0001]
- JP 4-17236 [0003, 0009]
- JP 60-63460 [0007, 0008]
- Jp 60-63460 [0009]

Claims

Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand, für die Gewinnung von Sand aus einem Wasser und Sand enthaltenen Material, umfassend: eine Klassiereinrichtung für den Transport des in dem Material enthaltenen Sands von stromaufwärts nach stromabwärts; eine Entwässerungseinrichtung für die Entfernung des in dem Sand enthaltenen Wassers; und eine Fördereinrichtung für die Förderung des Sands von der Klassiereinrichtung zu der Entwässerungseinrichtung, wobei die Klassiereinrichtung, die Fördereinrichtung und die Entwässerungseinrichtung von stromaufwärts nach stromabwärts aufeinanderfolgend einteilig miteinander verbunden sind.
Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand nach Anspruch 1, wobei die Klassiereinrichtung Folgendes umfasst: einen Aufnahmebehälter für die Aufnahme des Materials; eine drehbare Zentralwelle in dem Aufnahmebehälter, wobei sich die drehbare Zentralwelle in Längsrichtung des Aufnahmebehälters erstreckt; ein spiralförmiges Schneckenblatt, das eine die drehbare Zentralwelle umgebende zentrale Öffnung festlegt, wobei das spiralförmige Schneckenblatt eine Kontaktfläche für das Material mit einer Vielzahl von Löchern aufweist, die kleiner als die zentrale Öffnung sind; und ringförmige Konstruktionen mit einer Vielzahl von Löchern, die in vorgegebenem Abstand entlang der Zentralwelle ausgerichtet sind, wobei wenigstens eine der ringförmigen Konstruktionen eine Fläche senkrecht zu der Zentralwelle aufweist.
Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand nach Anspruch 2, wobei der vorgegebene Abstand der ringförmigen Konstruktionen größer als die Spiralsteigung des Schneckenblatts ist und ein Durchmesser jeder der ringförmigen Konstruktionen kleiner oder gleich einem Durchmesser der zentralen Öffnung ist.
Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand nach Anspruch 2, ferner umfassend: eine Vielzahl von Stützelementen, die in einem vorgegebenen Abstand entlang der Zentralwelle ausgerichtet sind; wobei wenigstens eines der Stützelemente eine Vielzahl von Radialarmen sowie ein an den Enden der Radialarme gehaltenes Ringelement umfasst; und eine Vielzahl von Verbindungselementen, die parallel zu der Längsachse der Zentralwelle durch die Spiralschnecke verlaufen und die Ringelemente verbinden, wobei die ringförmige Konstruktion an den Radialarmen angebracht ist.
Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand nach Anspruch 1, wobei die Fördereinrichtung Folgendes umfasst: einen Förderbehälter, der eine Bodenfläche aufweist, welche ununterbrochen mit einer Bodenfläche des Aufnahmebehälters der Klassiereinrichtung ausgebildet ist; und eine Dreheinrichtung, die in dem Förderbehälter angeordnet ist, um den Sand bei Drehung derselben stromabwärts zu fördern, wobei die Bodenfläche des Förderbehälters stromabwärts nach unten geneigt ist; und die Dreheinrichtung eine zu der Förderrichtung des Materials senkrechte rotierende Welle und eine Vielzahl von Rührschaufeln um die rotierende Welle umfasst.
Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand nach Anspruch 5, wobei sich die Rührschaufel um die rotierende Welle im Wesentlichen parallel zu der rotierenden Welle erstreckt; und zwischen der rotierenden Welle und der Rührschaufel ein Raum ausgebildet ist.
Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand nach Anspruch 6, wobei die Rührschaufel in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu der rotierenden Welle in ihrer Kontur im Wesentlichen komplementär zu der Bodenfläche des Förderbehälters ist.
Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand nach Anspruch 7, umfassend: die Vielzahl der radial von der rotierenden Welle sich erstreckenden Stützarme; und Schaufelbefestigungsrahmen, die jeweils an den Enden der Stützelemente befestigt sind, wobei die Schaufelbefestigungsrahmen so ausgelegt sind, dass sie die Rührschaufel befestigen; und eine Vielzahl von gekrümmten Bandplatten, die die Schaufelbefestigungsrahmen in Umfangsrichtung miteinander verbinden.
Vorrichtung zum Klassieren, Fördern und Entwässern von Sand nach Anspruch 5, wobei die Entwässerungseinrichtung Folgendes umfasst: eine sich in der Förderrichtung erstreckende rotierende Welle; eine Vielzahl von Bechern, mit denen während einer Drehung der rotierenden Welle der Entwässerungseinrichtung der Sand aus der Fördereinrichtung geschöpft wird, wobei die Becher jeweils an den Enden der sich von der rotierenden Welle erstreckenden Radialarme angebracht sind; einen Entwässerungsmechanismus für die Entfernung von Wasser aus dem in den Bechern befindlichen geschöpften Sand, umfassend: ein Ablaufnetz zum Ablaufen von Wasser aus dem geschöpften Sand, wobei das Ablaufnetz über der Bodenfläche des Bechers angeordnet ist; einen Ablaufbehälter zur Aufnahme von Wasser, welches durch das Ablaufnetz getreten ist und in dem Becher gelagert ist, wobei der Ablaufbehälter an dem Becher angebracht ist; und eine Absaugvorrichtung zum Absaugen des Inneren des Ablaufbehälters für einen Unterdruck darin.