-
Die Erfindung betrifft eine Wasserhebevorrichtung für den untertägigen Bergbau mit zwei an einer gemeinsamen Kolbenstange befestigten gegenläufig arbeitenden Förderkolben, die jeweils in einem gesonderten Förderzylinder angeordnet sind, wobei beide Förderzylinder an beiden Enden mit Ein- und Auslassventilen versehen sind.
-
Eine Wasserhebevorrichtung der genannten Art ist beispielsweise aus der
DE 197 10 372 C2 bekannt. Bei dieser bekannten Wasserhebevorrichtung werden die Förderkolben zugleich zum Antrieb der Wasserhebevorrichtung verwendet und sind dementsprechend immer von einer Seite her von einem Antriebsmedium und von der anderen Seite her vom Fördermedium beaufschlagt. Das ist dann problematisch, wenn das Antriebsmedium einerseits und das Fördermedium andererseits stark voneinander abweichende Eigenschaften haben, die z. B. unterschiedliche Abdichtmaterialien zwischen Kolben und Zylinderwand erforderlich machen. Dementsprechend ist man in der Wahl des Antriebsmediums nicht frei. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass jeder der beiden Förderzylinder bauartbedingt nur einfach wirkend arbeiten kann, wodurch die Förderleistung und insbesondere die Kontinuität des Förderstroms beeinträchtigt werden.
-
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung die Wasserhebevorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass man in der Wahl des Arbeitsmediums frei ist und größere Förderleistungen mit einem weitestgehend kontinuierlichen Förderstrom erreichen kann.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von der Wasserhebevorrichtung der eingangs genannten Art vor, dass zwischen den beiden Förderzylindern ein gesonderter Arbeitszylinder angeordnet ist, in welchem ein an der gemeinsamen Kolbenstange befestigter Antriebskolben verschiebbar ist, wobei dieser Antriebszylinder an beiden Enden mit Ein- und Auslassventilen für ein hydraulisches Antriebsmedium versehen ist.
-
Der in dem gesonderten Antriebszylinder verschiebbare Antriebskolben hat zwar den gleichen Hub wie die beiden Förderkolben, ist im Übrigen aber unabhängig von diesem, insbesondere was die verwendeten Abdichtmaterialien und beispielsweise den Durchmesser angeht. Dementsprechend ist man mit der Wasserhebevorrichtung gemäß der Erfindung frei im Hinblick auf die für die Förderkolben einerseits und dem Antriebskolben andererseits verwendeten Materialien. Darüber hinaus arbeiten beide Förderzylinder als doppelt wirkende Förderzylinder, können also eine größere und gleichmäßigere Förderung erbringen.
-
Durch eine entsprechende Wahl des Durchmessers an den Förderkolben einerseits und dem Antriebskolben andererseits können die Mengen und Drücke von Fördermedium und Arbeitsmedium optimal den jeweiligen Bedürfnissen des Bergwerks angepasst werden. Dementsprechend sieht eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, dass die Förderkolben einerseits und der Antriebskolben andererseits unterschiedliche Durchmesser haben.
-
Falls gleichzeitig Grubenwasser gehoben und Frischwasser in die Grube eingebracht werden soll, ist vorgesehen, dass das den Antriebskolben beaufschlagende Antriebsmedium Frischwasser aus einem Übertage angeordneten Frischwasserbehälter ist, welches mindestens unter dem hydraulischen Druck der Schachtwassersäule steht. Auf diese Weise nutzt man optimal die beim Einbringen von Frischwasser in die Grube frei werdende potentielle Energie des Frischwassers.
-
Falls kein oder nicht genügend Frischwasser in die Grube eingeleitet werden kann, sondern lediglich zuvor gehobenes Grubenwasser – ggf. nach Klärung oder Aufbereitung – wieder in die Grube zurückgeführt werden soll, ist vorgesehen, dass das den Antriebskolben beaufschlagende Antriebsmedium zurückgeführtes Grubenwasser aus einem Übertage angeordneten Grubenwassersammelbehälter ist, welches mindestens unter dem hydrostatischen Druck der Schachtwassersäule steht.
-
Falls in den beiden zuletzt genannten Fällen der hydrostatische Druck der Schachtwassersäule nicht ausreicht, ist vorgesehen, dass der hydrostatische Druck der Schachtwassersäule durch eine Druckerhöhungspumpe erhöht ist. Hierdurch können auf einfache Weise Druckverluste ausgeglichen werden, die beispielsweise durch Reibung entstehen.
-
Grundsätzlich alternativ kann das den Antriebskolben beaufschlagende Antriebsmedium auch ein hydraulisches Antriebsmedium aus einem Hydraulikaggregat sein. In diesem Fall wird die für die Hebung des Grubenwassers erforderliche Energie beispielsweise als elektrische Energie bereitgestellt, mit welcher eine Hydraulikpumpe des Hydraulikaggregats angetrieben wird.
-
Da die beiden Förderzylinder doppelt wirkend und selbstansaugend arbeiten, reicht es in besonders vorteilhafter Weise aus, wenn die Ein- und Auslassventile an den Vorderzylindern als einfache Rückflussverhinderer ausgebildet sind.
-
Eine besonders kostengünstige Bauform der Wasserhebevorrichtung gemäß der Erfindung ergibt sich, wenn der Antriebszylinder und die Förderzylinder durch Zylinderzwischenwände voneinander getrennt sind, in denen die gemeinsame Kolbenstange dichtend gelagert ist.
-
Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
-
1: schematisch eine Wasserhebevorrichtung gemäß der Erfindung mit Einleitung von Frischwasser in die Grube;
-
2: schematische eine Wasserhebevorrichtung gemäß der Erfindung für Rückführung von Grubenwasser in die Grube;
-
3: schematisch eine Wasserhebevorrichtung gemäß der Erfindung mit einem Hydraulik-Aggregat zum Antrieb.
-
In der Zeichnung sind die beiden Förderzylinder der Wasserhebevorrichtung mit den Bezugszeichen 1 und 2 bezeichnet. Die beiden Förderzylinder 1 und 2 haben eine gemeinsame Längsachse und sind jeweils an ihren Enden mit Einlassventilen 3 und Auslassventilen 4 versehen, die als einfache Durchflussverhinderer ausgebildet sind. Die Einlassventile 3 sind über Saugleitungen 5 an ein Vorlagebecken 6 für das zu hebende Grubenwasser angeschlossen. Die Auslassventile 4 sind demgegenüber über der Wasserhebung dienende Druckförderleitungen 7 mit einem Übertrage angeordneten Auffangbecken 8 für das gehobene Grubenwasser versehen. in den beiden Förderzylindern 1 und 2 sind Förderkolben 9 und 10 angeordnet, die an den Enden einer gemeinsamen Kolbenstange 11 befestigt sind.
-
In der Mitte zwischen den beiden Förderzylindern 1 und 2 ist ein gesonderter Antriebszylinder 12 angeordnet, der die gleiche Längsachse wie die beiden Förderzylinder 1 und 2 hat. Der Innenraum dieses Antriebszylinders 12 ist von den Innenräumen der Förderzylinder 1 und 2 durch Zwischenwände 13 abgesperrt, in denen die durch den Innenraum des Antriebszylinders 12 hindurchreichende Kolbenstange 11 dichtend gelagert ist. An der Kolbenstange 11 ist ein Antriebskolben 14 befestigt, der im inneren des Antriebszylinders 12 verschiebbar ist und dabei die Kolbenstange 11 und die beiden Förderkolben 9 und 10 antreibt.
-
Auch der Antriebszylinder 12 ist an seinen beiden Enden mit Einlassventilen 15 und Auslassventilen 16 versehen, wobei die Einlassventile 15 als einfache Rückflussverhinderer und die Auslassventile 16 als von einer Ventilsteuerung 17 gesteuerte Steuerventile ausgebildet sind. Die Einlassventile 15 stehen über Druckleitungen 18 mit einem Übertage angeordneten Frischwasser-Vorratsbehälter 19 in Verbindung. Der sich in dieser Druckleitung 18 ausbildende Druck der Schachtwassersäule wird noch durch eine Übertage angeordnete Druckerhöhungspumpe 20 verstärkt. Die Auslassventile 16 sind über drucklose Verbindungsleitungen mit einem Untertage angeordneten Frischwasser-Sammelbehälter 21 verbunden, in welchem das nach Untertage verbrachte Frischwasser gesammelt wird.
-
Die in 1 dargestellte Wasserhebevorrichtung gemäß der Erfindung arbeitet wie folgt: mit Hilfe der Ventilsteuerung 17 werden die beiden Auslassventile 16 des Antriebszylinders 12 abwechselnd geöffnet und geschlossen. Infolge dessen verschiebt der in der Druckleitung 18 anstehende hohe Druck des Frischwassers den Antriebskolben 14 und damit die Kolbenstange 11 mit den Förderkolben 9 und 10 nach rechts und links. Infolge dieser Bewegung der Kolbenstange 11 arbeiten die beiden Förderzylinder 1 und 2 jeweils im Sinne einer doppelt wirkenden Pumpe, d. h. sie saugen über die Saugleitung 5 aus dem Vorlagebehälter 6 Grubenwasser an und fördern dieses über die Druckleitung 7 in den Auffangbehälter 8.
-
Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 entspricht nach Aufbau und Funktion weitestgehend dem Ausführungsbeispiel gemäß 1, so dass für die einander entsprechenden Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet werden konnten. Abweichend vom Ausführungsbeispiel gemäß 1 wird hier der Antriebszylinder 12 nicht mit Frischwasser aus einem Frischwasservorrat angetrieben, sondern von einem Teilstrom des Grubenwassers, welches – z. B. nach Klärung und Aufbereitung – über eine Rücklaufleitung 22 aus dem Auffangbecken 8 dem Antriebszylinder 12 zugeführt wird und von dort wieder in den Vorlagebehälter 6 gelangt. Auch hier ist in diese Rückführleitung 22 eine Druckerhöhungspumpe 20 (vgl. 1) eingeschaltet. Außerdem hat bei diesem Ausführungsbeispiel der Antriebszylinder 14 einen kleineren Durchmesser als die beiden Förderkolben 9 und 10, weil die zurückgeführte Wassermenge kleiner ist als die geförderte Wassermenge.
-
Beim Ausführungsbeispiel gemäß 3 wird der Antriebszylinder 12 von einem Hydraulikaggregat 23 angetrieben, welches z. B. eine elektrisch arbeitende Pumpe enthält. Dieses Hydraulikaggregat 23 liefert ein gesondertes, hydraulisches Arbeitsmedium, z. B. Hydrauliköl oder Emulsion, mit welcher die Arbeitsräume des Antriebszylinders 12 abwechselnd beaufschlagt werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
