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Anordnung zum Heben einer Flüssigkeit über größere Höhen Die Erfindung
betrifft eine Anordnung zum Heben einer Flüssigkeit aus einem Sumpf über größere
Höhen unter Verwendung mehrerer übereinander angeordneter Druckluftflüssigkeitsheber,
die vorzugsweise mit Schwimmer, Entlüftungsventil und im Einlauf mit Rückschlagklappe
versehen sind und jeweils die Flüssigkeit über eine mit Rückschlagventil ausgestattete
Steigeleitung in einen dem nächsthöheren Druckluftflüssigkeitsheber vorgeschalteten
Zusatzkessel fördern.
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Im Bergbauuntertagebetrieb fließen, insbesondere beim Unterwerksbau,
den tiefsten Stellen teilweise nur geringe Wassermengen, z. B. 50 bis 1001/min,
zu, die stetig bis zu 100 bis 200 m hochgefördert werden müssen. Ein Sammeln dieser
Wässer in einem großen Sumpf ist im allgemeinen aus Raumgründen nicht möglich. Sofern
die tiefgelegene Sohle eines solchen Unterwerksbaues für die Vorrichtungsarbeiten
ständig weitgehend wasserfrei bleiben muß, fordert der Bergmann ein raumsparendes
Pumpenaggregat, das stetig kleine Wassermengen fördert.
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Für diese Zwecke sind bereits Anordnungen zum Heben von Flüssigkeiten
bekannt, die mit einer kleinen, aus einem niedrigen Sumpf oder einer Wasserseige
fördernden Saug- oder Zulaufpumpe ausgestattet sind. Das von dieser kleinen Pumpe
geförderteWasser fließt in einen etwa 30 m höher stehenden, etwa 1 bis 2 cbm Flüssigkeit
fassenden offenen Behälter, aus dem es wiederum mittels einer weiteren in den Behälter
gesetzten Pumpe in einen nächsten, entsprechend höher gelegenen Behälter gehoben
wird. Eine solche Anordnung hat den Nachteil, daß sich der geförderte Schlamm zu
einem wesentlichen Teil in dem offenen Behälter absetzt und dieser, um ein Zuwachsen
zu vermeiden, von Zeit zu Zeit gereinigt werden muß. Beim Versagen der aus dem vorgeschalteten
Behälter fördernden Pumpe kann dieser Behälter überlaufen und dadurch den Schachtbetrieb
stören, da jede Pumpe unabhängig von der anderen arbeitet. Es werden daher Schächte
mit derartigen Hebeanordnungen immer feucht und naß sein, was einen schnelleren
Verschleiß der Schachteinbauten zur Folge hat, dann aber auch für den im Schacht
arbeitenden Bergmannn Gesundheitsschäden bringen kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zum stufenweisen Heben
von Flüssigkeiten -insbesondere in kleineren Mengen bis zu 1501/min - zu schaffen,
bei der aus einem niedrigen Sumpf od. dgl. die Flüssigkeiten bis zu ihrem oberen
Abfluß in steter Bewegung gehalten werden, so daß ein Schlammansatz in den zwischengeschalteten
Behältern weitgehend vermieden und das nachteilige Überlaufen der Flüssigkeit aus
den Behältern bei defekten nachgeschalteten Pumpen verhindert wird. Gemäß der Erfindung
werden dazu bei einer Anordnung zum Heben einer Flüssigkeit aus einem Sumpf über
größere Höhen unter Verwendung mehrerer übereinander angeordneter, vorzugsweise
mit Schwimmer, Entlüftungsventil und im Einlauf mit Rückschlagklappe ausgestatteterDruckluftflüssigkeitsheber,
die jeweils die Flüssigkeit über eine mit Rückschlagventil versehene Steigeleitung
in einen dem nächsthöheren Druckluftflüssigkeitsheber vorgeschalteten Zusatzkessel
fördern, erfindungsgemäß der Zusatzkessel geschlossen ausgebildet und vorzugsweise
im Deckel mit einem der Entlüftung und der Überlaufsicherung dienenden Ventil versehen;
entgegengesetzt dem in den Zusatzkessel, vorzugsweise bis unter dessen oberen Boden
mündenden Steigrohr ist ein Stutzen gerichtet, der am Deckel befestigt ist; der
untere Boden des Zulaufkessels ist trichterförmig ausgebildet und hält einen Auslaufstutzen,
der an die Zuleitung des nachgeschalteten Druckluftflüssigkeitshebers angeschlossen
ist.
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Bei einer solchen vollautomatisch arbeitenden Pumpenanlage wird das
in der Steigeleitung befindliche, von dem nächsttieferen Druckluftflüssigkeitsheber
geförderteWasser bis kurz unter denDeckel des Zusatzkessels geführt. Dort entspannen
sich Wasser und Luft in solcher Weise, daß ein Ausspritzen der Flüssigkeit aus dem
Ventil verhindert wird. Der sich in dem Zusatzkessel ansammelnde Schlamm gleitet
aus dem trichterförmigen Boden, sobald der nachgeschaltete Druckluftflüssigkeitsheber
in Tätigkeit tritt. Sollte dieser Druckluftflüssigkeitsheber einmal versagen, so
füllt sich der Zusatzkessel, und das Ventil verhindert dessen Überlaufen.
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Das Fassungsvermögen des Zusatzkessels wird zweckmäßig so bemessen,
daß es mindestens dem Inhalt des nächsttieferen Druckluftflüssigkeitshebers
plus
dem Fassungsvermögen der zwischengeschalteten Steigeleitung und dem Steigrohr entspricht.
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Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung mündet das imZusatzkessel
angeordnete Steigrohr seitlich des in den Kessel ragenden Stutzens und oberhalb
dessen unterer Einlaßöffnung. Hierdurch wird erreicht, daß auch bei heftig aus dem
Steigrohr ausspritzendem Wasser dieses nicht aus dem Ventil heraustreten kann. Zur
leichten Unterbringung des Zusatzkessels mit nachgeschaltetem Druckluftflüssigkeitsheber
vereinigt man diese beiden Aggregate zweckmäßig in einem Baukörper, der zwischen
den Schachteinstichen und der Schachtwandung bequem Platz finden kann.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen in schematischer Darstellung Abb.1 einen senkrechten Schnitt durch einen
Schacht mit zwei übereinander angeordneten Druckluftflüssigkeitshebern und zwischengeschaltetem
Zusatzkessel, Abb. 2 einen Schnitt durch den Zusatzkessel in vergrößerter Darstellung.
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In dem Sumpf 10 eines mit Einstrichen versehenen Schachtes
11 ist ein als Zulaufpumpe ausgebildeter Druckluftflüssigkeitsheber 12 üblicher
Bauart mit Entlüftungsventil 13, dem durch den Schwimmer 14 gesteuerten Druckluftzufuhrven.til
15 und einer Einlaufrückschlagklappe 16 aufgestellt.
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An der Austrittsseite des Kessels des Druckluftflüssigkeitshebers
ist der Steigeleitung 18 das Rückschlagventil 17 vorgeschaltet. Diese Steigeleitung
18 hat eine Länge von etwa 30 m und entspricht damit der von dem Druckluftflüssigkeitsheber
12 bei einem allgemein üblichen Luftdruck von 4 bis 5 atü in der demKessel zugeführtenDruckluftleitung
zu leistenden Förderhöhe. Der obere Teil der Steigeleitung ist über einen Flansch
mit einem Steigrohr 18a verbunden, das in den zylindrischen langgestreckten Zusatzkessel
19 unterhalb dessen Deckel 20 mündet. Der Zusatzkessel 19 besteht aus einem zylindrischen
Mittelteil 26,
an das der obere mit Deckel 20 versehene Boden 22 und der untere
Boden 24 angeschweißt sind. In dem Deckel 20 befindet sich das der Entlüftung und
Überlaufsicherung dienende Ventil 21. Es ist von einem vom Deckel 20 ausgehenden
Stutzen 23 umgeben, der dem Steigrohr entgegengesetzt gerichtet ist, und in den
Zusatzkessel auf etwa ein Drittel dessen Länge hineinragt. Die untere Einlaßöffnung
des Stutzens 23 liegt damit tiefer als die Mündung des Steigrohres. Der untere Boden
24 ist trichterförmig ausgebildet und trägt einen sich daran anschließenden Auslaufstutzen
25, an dem die Zuleitung 29 für den unterhalb des Zusatzkessels angeordnete nachgeschaltete
Druckluftflüssigkeitsheber 27 angeschlossen ist. Dieser Druckluftflüssigkeitsheber
27 ist in gleicher Weise ausgebildet wie der Druckluftflüssigkeitsheber 12. Seine
Steigeleitung 28 führt zu dem nächsthöheren Zusatzkessel (nicht dargestellt). Beide
Druckluftflüssigkeitsheber sind an die gleiche Preßluftleitung angeschlossen. Ihre
Förderhöhe stimmt damit in etwa überein.
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Die erfindungsgemäße Anlage zum Heben von Flüssigkeiten über größereFörderhöhen
arbeitet wie folgt: Hat sich der Kessel des Druckluftflüssigkeitshebers 12 aus dem
Sumpf 10 mit Wasser gefüllt, so öffnet der Schwimmer das Druckluftzufuhrventil,
und die ein-Strömende Druckluft drückt das Wasser aus dem Kessel über das Rückschlaggventil
17 in die Steige-1Litung 18. Nachdem sich dieser Vorgang mehrmals wiederholt hat,
ist die Steigeleitung gefüllt, und bei einem weiteren Fördern des unteren Druckluftflüssigkeitshebers
12 fließt das Wasser aus der Steigeleitung bzw. dem Steigrohr in seiner Gesamtheit
in den schmalen langgestrecken Zusatzkessel 19. Die mit dem Wasser geförderte
Luft kann durch das Ventil 21 entweichen. Das Wasser ßelbst sammelt sich in dem
unteren Teil des Zusatzkessels an und wird jeweils nach dem Leeren des nachgeschalteten
Druckluftflüssigkeitshebers 27 diesem durch den Druckunterschied des höher gelegenen
Zusatzkessels zufließen. Dabei werden die Schlammteilchen, die sich an dem trichterförmigen
Boden angesammelt haben, durch den Auslaufstutzen 25 in den nachfolgenden Kessel
mitgerissen. Bei jedem Fördervorgang des nachgeschalteten Druckluftflüssigkeitshebers
27 werden die Schlammteilchen weiter in die nächstfolgende Steigeleitung 28 mitgerissen.
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Versagt aus irgendeinem Grunde der obere Druckluftflüssigkeitsheber,
so sammelt sich zunächst das von dem unteren Druckluftflüssigkeitsheber 12 geförderte
Wasser in dem Zusatzkessel 19 an. Ist dieser gefüllt, so wird das Ventil 21 durch
den steigenden Wasserspiegel geschlossen. Ein weiteres Fördern des unteren Druckluftflüssigkeitshebers
ist nicht möglich. Der die Pumpenanordnung überwachende Bergmann merkt sofort, daß
die Pumpenanlage nicht in Ordnung ist und kann den Schacht befahren und die Zusatzkessel
bzw. die oberen Druckluftflüssigkeitsheber nachsehen.
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Der Zusatzkessel hat mindestens einen Inhalt, der der Kesselfüllung
des unteren Druckluftflüssigkeitshebers plus dem Fassungsvermögen der Steigeleitung
und des Steigrohres entspricht.
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In der Praxis hat sich nämlich gezeigt, daß sich zunächst die Steigeleitung
mit jedem Pumpenhub um ein dem Kesselinhalt entsprechendes Stück füllt; erreicht
die Flüssigkeit aber die Steigeleitungsmündung, so wird bereits durch einen weiteren
Hub des unteren Druckflüssigkeitshebers neben dessen Kesselraum auch die gesamte
Steigeleitung leergedrückt.
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Die erfindungsgemäße Anordnung zum Heben von Flüssigkeiten zeigt keine
Druckluftverluste. Durch Übereinanderordnen vieler Druckluftflüssigkeitsheber lassen
sich große Förderhöhen überwinden.