DE1927239B2 - Verfahren und vorrichtung zum mischen und pumpen von explosivschlaemmen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Mischen und Pumpen eines Explosivschlamms, bei welchem Feststoffteilchen in einer Lösung eines Oxydationsmittels suspendiert sind. Die Vorrichtung besteht aus einer Mischeinheit, Vorratsbehältern für die Feststoffe, Bemessungsvorrichtungen zur proportionalen Förderung der Feststoffe in die Mischeinheit, einem Flüssigkeitsbehälter, einer Pumpe zur kontrollierten Zugabe der Flüssigkeit aus dem Behalter zu der Mischeinheii. Mischelementen, die innerhalb der Mischeinheit zur intensiven Vermischung der Bestandteile vorgesehen sind, einer Schlammpumpe zum Transport des explosiven Gemisches von der Mischeinheit an den Verwendungsort und schließlich einer Kontrollvorrichtung zur Steuerung der Ausstoßmenge der Pumpe. Eine solche Vorrichtung ist aius der US-PS 33 80 333 bekannt. Die Erfindung ist nun gekennzeichnet durch eine Rücklaufleitung, die den Pumpenauslaß wahlweise mit der Mischkammer oder der Zuleitung zur Schlammpumpe verbindet. Diese Rücklaufleitung und das Verfahren zur Rückführung des Explosivschlamms dienen folgenden wichtigen Zwecken: 1. einer Besiandsregulierung des Materials in der Mischstation, 2. einer Regulierung der Schlammauslieferungsmenge und 3. einer Regulierung der physikalischen Eigenschaften des Schlamms. Die Anordnung einer solchen Rücklaufleitung stellt daher einen wesentlichen technischen Fortschritt dar.

Die Anordnung soll! im folgenden an Hand der beigefügten Zeichnungen im einzelnen näher beschrieben werden. Dabei zeigt.

Fig.! eine Seitenansicht einer typischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig.2 eine Seitenansicht in größerem Maßstab, wobei einige Teile aufgeschnitten sind, um den mechanischen Antrieb und die Kontrollvorrichtungen zu zeigen, durch welche die Bestandteile zusammengebracht werden, wodurch ein Schlamm gebildet wird, der daraufhin zum Verwendungsort gepumpt wird,

F i g. 3 eine Ansicht von hinten auf das die Anlage tragende Fahrzeug, weiche als die Vorderseite der Misch- und Pumpeinheit einschließlich eines modifizierten Mischers angesehen werden kann,

F i g. 4 einen Blick von hinten auf das Fahrzeug, wobei Teile entfernt sind, um die Anordnung der Misch- und Pumpelemente einschließlich einiger der Kontrollvorrichtungen usw. darzustellen,

F i g. 5 einen Aufriß am hinteren Ende der Misch- und Pumpeinheit, wie man sie beispielsweise von der Linie 5-5 in F i g. 1 in Richtung auf das hintere Ende des Lastwagens sehen würde,

Fig.6 eine schematisierte Aufsicht, die in etwa die relative Lage einiger Hauptbestandteile des Systems darstellt.

Fig. 7 teilweise einen Ausschnitt einer Draufsicht in einem größeren Maßstab, wobei einige Teile weggeschnitten sind, um die Antriebs- und Beschickungsvorrichtung für feste Bestandteile zu zeigen,

Fig.8 einen Teil eines senkrechten Schnittes etwa entlang der Linie 8-8 der F i g. 7,

Fig.9 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform, bei welcher die verschiedenen Betriebsteile mittels einer unter Druck stehenden Flüssigkeit angetrieben werden,

Fig. 10 einen senkrechten Teilschnitt, welcher eine modifizierte Mischvorrichtung zum Vermischen einer Flüssigkeit und trockenen Bestandteilen darstellt, und

F i g. 11 eine Vorderansicht des in F i g. 10 dargestellten Gerätes.

Bei der Vorrichtung und dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erübrigt sich wie bei der bereits erwähnten größeren und komplizierteren Ausrüstung die Notwendigkeit für eine getrennte Mischanlage. Die Kosten werden reduziert, und die Gefahr, die besteht, wenn Sprengmittel zu ihrem Verwendungsort transportiert werden, wird vermindert. Ein Verpacken des Sprengmittels wird überflüssig, obwohl es natürlich in besonderen Fällen mittels des Gerätes gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden kann. Der Arbeitskräftebedarf wird bedeutend herabgesetzt, der sonst vorhanden sein würde, um das Sprengmittel in die Bohrlöcher hinein- und an andere Verwendungsorte zu bringen.

Vom Verfahren aus betrachtet wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine wäßrige oder eine teilweise wäßrige Lösung eines kraftvollen Oxydationssalzes, wie beispielsweise Ammoniumnitrat, Natriumnitrat oder ähnliches verwendet. Diese können auch verschiedene staubförmige feste Sensibilisatoren bekannter Arten wie beispielsweise Aluminiumpulver oder andere Hitze erzeugende Metalle, die im wesentlichen selbst nicht explosiv sind, aufweisen. Weitere Brennstoffe werden oft hinzugefügt, wie beispielsweise kohlenstoffhaltige Materialien, Schwefel und andere Bestandteile, die mittlerweile zum Stand der Technik gehören. Eindickungsmittel, um die Zähigkeit des Sprengstoffes zu kontrollieren, werden normalerweise in geringen Proportionen hinzugefügt, um den geeigneten Effekt zu erzielen. Im allgemeinen werden die Materialien, sowohl die flüssigen als auch die festen, miteinander vermischt, so daß eine flüssige oder schlammförmige Masse entsteht, die zunächst von verhältnismäßig geringer Zähigkeit ist und die daher durch ein Zuführungsrohr ohne erhöhten Druck oder Krafterfordernisse weitergepumpt werden kann. Die Eindickungsbestandteile oder einige von ihnen sind vorzugsweise so ausgewählt und ihre Zusammensetzung in der Mischung zeitlich so abgestimmt, daß, während das Sprengmittel leicht an seinen Platz gepumpt werden oder fließen kann, es etwa zu dem Zeitpunkt, wenn es diesen Ort erreicht, sich verfestigt oder eine ausreichende Steifigkeit aufweist, daß keine wesentliche Trennung der festen Bestandteile von der Flüssigkeit in welcher sie verteilt sind, eintreten kann.

Einige der verfahrensmäßigen Verbesserungen der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik beziehen sich auf die Verwendung von einfachen und einheitlichen mechanischen oder Flüssigkeitsantriebsmitteln und Kontrollvorrichtungen, auf Verbesserung der Mischwirkung und auf die einfachere Herstellung von besonderen oder aufeinanderfolgenden Mischungsfüllungen. In einigen Fällen kann während des Füllens eines besonderen Bohrloches die jeweilige Füllung begonnen oder eingehalten oder auch ihre Zusammensetzung wunschgemäß verändert werden. Auch kann der Grad des Lufteinschlusses, welcher von dem Sprengmittel aufgenommen wird, wenn es erwünscht ist, in weiten Bereichen verändert werden, wozu nur sehr einfache Kontrollvorgänge notwendig sind.

Bei der weiteren Erläuterung soll im einzelnen auf die

ι ο Zeichnungen Bezug genommen werden. F i g. 1 zeigt ein Misch- und Pumpsystem gemäß der vorliegenden Erfindung, welches auf einem kleinen oder mittelgroßen Lastwagen 11 oder ähnlichem aufgebaut ist. Der Lastwagen 11 besitzt einen Laderaum 13, in welchem

is die zusammengesetzte Misch- und Pumpeinheit 15 Platz findet. Die Einheit 15 ist normalerweise nicht dauerhaft an dem Lastwagen befestigt, obwohl dies natürlich auch der Fall sein kann. Aber normalerweise ist sie unabhängig und kann leicht gelöst werden, so daß sie angehoben und auf dem Boden aufgesetzt werden kann. Sie kann auch auf einem anderen Fördermittel wie beispielsweise einer Grubenlore aufgebaut werden, wenn sie in Bergwerken verwendet werden soll, wo der Kopfraum nicht für ein Fahrzeug größerer Dimensionen ausreicht. Die Einheit 15 besteht im allgemeinen aus einem rechtwinkligen Rahmen 17 eines herkömmlichen Typs, welcher eine Bodenplatte 21 besitzt, die von Schienen 23 getragen wird. Siehe Fig. 2. Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Anlage besitzt einen Motor wie beispielsweise einen Verbrennungsmotor 25, welcher in der vorderen rechten Ecke des Laderaumes des Lastzuges vorgesehen ist. Natürlich kann in manchen Fällen ein Elektromotor Verwendung finden.
Das rückwärtige Ende des Lastwagens kann als

3* Vorderseite der Misch- und Pumpeinheit betrachtet werden, da dies der Ort ist, an welchem die Kontrollorgane liegen, in diesem Sinn liegt der Motor 25 auf der hinteren rechten Ecke, wenn man in Richtung auf die Einheit blickt. Der Motor 25 besitzt den Brennstofftank 27, während auf seiner Antriebswelle 28

' eine Keilriemenscheibe 29 befestigt ist. Ein Kompressor 37 befindet sich in der Nähe der linken hinteren Ecke.

Die vordere Scheibe 30 der Riemenscheibe 29 ist über einen Treibriemen 31 mit einer Riemenscheibe 33, welche auf der Antriebswelle 35 des Luftkompressors sitzt, verbunden. Siehe F i g. 5. Der Kompressor ist auf einer Bodenplatte 39 befestigt und besitzt einen Luftfilter 41, eine Hauptausgangsleitung 43 und eine Leitung 45 zur Kontrolle des Drucks. Die Leitung 45 arbeitet in bekannter Weise, indem ein Umlaufventil in dem Kompressor geöffnet wird, welches die Luftzufuhr unterbricht. Wenn der Druck eine vorbestimmte Höhe erreicht hat, wird der Kompressor ausgeschaltet, und wenn der Druck in dem Ausgleichstank 49 absinkt, wird der Kompressor wieder eingeschaltet.

Der Motor 25 arbeitet normalerweise mehr oder weniger fortlaufend. Die beiden inneren Scheiben der Riemenscheibe 29 treiben über die doppelten Treibriemen 53 und 55 die Hauptwelle 5i an, F i g. 2 und 5. Die Hauptwelle 51 dreht sich in geeigneten Lagern 57, 59 und 61 und erstreckt sich in Richtung auf das vordere Ende der Einheit, welches entsprechend das hintere Ende des Lastwagens ist. Ihr vorderes Ende erscheint auf der linken Seite der F i g.

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ist eine Kupplung 71 vorgesehen, welche eine Riemenscheibe 73 trägt. Der Führungshebel 75 für die Kupplung ist um den Drehpunkt 77 gelagert und wird durch eine Zugstange 79 betätigt, an welcher sich ein

Handgriff 81 befindet, welcher durch die Deckplatte 83 hindurchragt, siehe auch F i g. 3 und 4. Wenn sich die Kupplung im Eingriff befindet, treibt die Riemenscheibe 73 über die Treibriemen 87 (F i g. 2) eine Riemenscheibe 89 an, welche auf der Antriebswelle 91 einer Pumpe 93 .s befestigt ist. Die Pumpe 93, weiche vorzugsweise als Kolbenpumpe ausgebildet ist, nimmt den Schlamm über eine Leitung 95 auf, welche mit einer schnell lösbaren Kupplung 97 von der Schlammischeinheit 99 gelöst werden kann.

Auf der Pumpenwelle 91 sitzt eine weitere Riemenscheibe 103, welche über den Treibriemen 105 eine Riemenscheibe 107 mit verstellbarem Spalt antreibt, welche auf einer Vorgelegewelle 109 befestigt ist, welche außerdem noch eine weitere Riemenscheibe 111 beträgt. Die Riemenscheibe 111 treibt über einen Treibriemen 113 eine frei bewegliche Riemenscheibe 115, welche auf einer Welle 117 für eine Lösungspumpe 110 montiert ist. Die Riemenscheibe 115 weist eine zweite Scheibe 116 auf, welche über einen gedrehten Treibriemen (Fig.4) eine Riemenscheibe 120 antreibt, welche am oberen Ende einer Mischerwelle 122 befestigt ist, welche innerhalb der Mischeinheit 99 vorgesehen ist. Der Mischbetrieb soll nun noch deutlicher beschrieben werden.

Die Welle 117, welche die Lösungspumpe 119 antreibt, wird über eine Kupplung 131 betrieben, welche durch einen Hebel 134, welcher um einen Drehpunkt 135 gelagert ist und eine Zugstange 136 besitzt, betätigt. Ein Betätigungsgriff 127 ragt durch die vordere Abdeckplatte 83, siehe Fig. 1 und 2. Wenn sich die Kupplung 133 im Eingriff befindet, ist die doppelte Riemenscheibe 140 mit der Welle 117 verbunden. Diese Riemenscheibe wird durch ein Paar Treibriemen 141 angetrieben, welche zum Betrieb der Pumpe mit einer doppelten Riemenscheibe 142 auf der Hauptwelle in Verbindung stehen. Eine Saugleitung 121 für die Oxydationslösung erstreckt sich vom Pumpeneinlaß bis fast zum Boden des Behälters 123 für die Oxydationslösung, welche hauptsächlich den mittleren Raum im ^₀ unteren Teil der Pumpeinheit 115 einnimmt. Normalerweise enthält dieser Behälter eine aufgeheizte und im wesentlichen gesättigte wäßrige Lösung eines starken anorganischen Oxydationssalzes, wie vorzugsweise Ammoniumnitrat oder mit Natriumnitrat vermischtes Ammoniumnitrat. Andere Oxydationsmittel wie beispielsweise Kalziumnitrat, Bariumnitrat usw. oder eines oder mehrere der verschiedenen Ammonium- und Alkalimetallchlorate und/oder -perchlorate können hinzugefügt oder ganz oder teilweise ersetzt werden. Vorzugsweise findet eine normalerweise erhitzte starke wäßrige Lösung Verwendung, welche von etwa 60 bis 85 Gew.-% Ammoniumnitrat enthält, wobei ein Teil durch Natriumnitrat ersetzt sein kann.

Die Pumpe 119 führt die Lösung durch die ^ Abzugslcitung 147 in die Mischkammer 99. Die Auslaßöffnung 260 wird in Fig.4 zwischen den Ausgängen zweier Schneckenförderer, die anschließend beschrieben werden sollen, gezeigt, welche das pulvcrförmigc feste Material in die gleiche Mischkammer <„, fördern.

Die Hauptantriebswellc51 treibt die Schlumrnfördcrpumpe 93. Über die Riemenscheibe 103 und den Treibriemen 105 wird die Kraft auch auf die Riemenscheibe 107 übertragen, welche direkt mit der d_S Riemenscheibe 111 in Verbindung steht, um die frei bewegliche Riemenscheibe 115 in Betrieb zu setzen, wenn die Schlammpumpe arbeitet. Die letztere treibt über die Scheibe 116 den Treibriemen 118 und di Riemenscheibe 120 die Mischerwelle 122, ob sich nu die Pumpenwelle 117 dreht oder nicht. Die Doppelrie menscheibe 142 sitzt ebenfalls auf der Welle 51 und is auf ihr befestigt. Sie treibt die Riemenscheibe 14C welche wiederum die Welle 117 antreibt. Auf diesi Weise wird die Lösungspumpe nicht in Betriel genommen, ohne daß sich die Kupplung im Eingrif befindet. In dieser Art sind Hilfsmittel zum Abzieher der Lösung aus ihrem Behälter 123 und zur Beförderung in den Mischbehälter vorgesehen, wobei die Lösung vorzugsweise, wie oben bereits erwähnt wurde vorgeheizt, jedoch in manchen Fällen auch kalt sein kann. Die Flüssigkeit in der Mischkammer wird mil anderen Zusätzen vermischt, wobei sich normalerweise, zumindest teilweise, feste, trocken unlösliche Bestandteile befinden, welche in der Flüssigkeit gleichmäßig verteilt werden müssen, um einen weichen und homogenen Schlamm zu bilden. Das Endprodukt wird daraufhin mittels der Pumpe 93 von dem Mischer an den Verwendungsort gepumpt, wie näher beschrieben werden soll. Die Pumpe 93 arbeitet nicht, ohne daß die Kupplung 71 sich im Eingriff befindet. Wenn sie jedoch arbeitet, dreht sich auch die Mischerwelle 122, um eine Bildung von Rückständen in dem Mischer zu vermeiden, welche die Schlammpumpe verstopfen oder andere Schwierigkeiten hervorrufen können.

Zusätzlich zu der doppelten Riemenscheibe 56, welche direkt durch die Treibriemen 53 und 55 angetrieben wird, trägt die Hauptantriebswelle 51 an ihrem rückwärtigen Ende eine weitere Riemenscheibe 151, welche auf der äußersten Rechten in Fig. 2 und oben links in Fig.5 dargestellt ist. Über den Treibriemen 153 treibt die Riemenscheibe 151 die Antriebswelle 155 einer Zahnraduntersetzung 157 über die Riemenscheibe 159. Diese Zahnraduntersetzung kann ein festes Untersetzungsverhältnis haben oder auch eine Veränderung des Untersetzungsverhältnisses ermöglichen. Ihr Zweck ist, die Rotationsgeschwindigkeit zum Antrieb der Schnecken, die zur Beschickung des trockenen Materials Verwendung finden, herabzusetzen. In manchen Fällen können auch andere Feststoffbeschickungsvorrichtungen wie Vibratoren oder Schüttelvorrichtungen verwendet werden. Die Zahnraduntersetzung treibt über die Antriebswelle 192 die Riemenscheiben 161 und die Treibriemen 163 (s. Fig. 7) die Riemenscheibe 165 an, welche wiederum eine Schnecke in Drehung versetzt, vorausgesetzt, daß sich die Kupplung 196 auf der Welle 192 im Eingriff befindet. Die Riemenscheibe 165 sitzt auf der Welle 167 einer Schnecke 169, welche in der Nähe des Bodens einen Behälter 170 durchsetzt, welcher ein feinkörniges festes Material wie beispielsweise einen Vorrat eines Hilfsoxydationsmittels in trockener oder granulierter Form, z. B. Ammoniumnitrat, Natriumnitrat oder ein anderes feinkörniges Oxydationsmittel, aufzunehmen vermag.

Ein Behälter 171, normalerweise, jedoch nicht notwendigerweise, größer als der Behälter 170, befindet sich neben dem letzteren und ist bestimmt, eine sogenannte »Vormischung« eines trockenen feinkörnigen, nichtoxydierenden Bestandteils zu enthalten, welcher der Flüssigkeit hinzugefügt wird, um einen Schlamm herzustellen. Diese »Vormischung« enthält Brennstoffe und/oder Sensibilatoren wie fcinvcrtciltc Kohle, Schwefel, Aluminiumgranulat oder -pulver, Zucker usw. Sie kann auch Teile eines relativ unempfindlichen, selbstexplodiercndcn Materials wie

beispielsweise Trinitrotoluol, rauchloses Pulver usw. enthalten. Schnecken 169 oder andere geeignete Beschickungsvorrichtungen führen das Material von dem Behälter 170 durch ein Gehäuse 173, welches sich unterhalb des Behälters 171 erstreckt, in den Mischer 99. Die Schnecke 180 führt die Bestandteile von dem Behälter 170 durch das Gehäuse 188 in den Mischer 99.

Aus Sicherheitsgründen wird vorzugsweise nicht ein trockenes Oxydationsmaterial mit trockenem brennbarem Material, wie Brennstoff, Kohle, feste Kohlenwasserstoffe, metallisches Aluminium, selbstexplodierende und andere Brennmaterialien, vorgemischt. Es werden aus diesem Grunde jeweils besondere Vorratsbehälter und Förderschnecken verwendet. Die trockenen Vormischbestandteile können und enthalten auch normalerweise einen Eindicker wie beispielsweise Guar-Gummi, Stärke oder ein ähnliches Material, um die Viskosität des Schlammes heraufzusetzen und ein Eindicken zu verursachen, mindestens in dem zu sprengenden Bohrloch, so daß die feinverteilten Feststoffteile in dem Schlamm sich nicht absetzen und ein Mißlingen der Explosion die Folge ist. Das Eindickungsmittel oder ein Teil davon kann jedoch in die Oxydationslösung hineingebracht werden oder kann dieser hinzugefügt werden, während die Lösung in den Mischer hineinfließt, und bevor die Flüssigkeit mit dem trockenen oder fes'en Bestandteil vermischt wird.

In Fig.8 ist am oberen Rand eine Schnecke 180 auf einer Achse 182 dargestellt, welche durch den Behälter 170, vorzugsweise innerhalb eines Gehäuses 183, hindurchragt. Die Achse kann, wenn es erwünscht ist, sich frei in dem Behälter 170 bewegen. Ein Zahnrad 187, welches auf der Achse 182 sitzt, wird durch eine Kette 188 angetrieben, welche über ein Zahnrad 189 auf der Schneckenachse 167 läuft. Auf diese Weise drehen sich die beiden Schnecken 169 und 180 gleichförmig, jedoch nicht notwendigerweise mit der gleichen Geschwindigkeit, um gleichmäßig die Vormischung von dem Behälter 171 und das sogenannte »Trockene«, welches normalerweise Untcrstützungsoxydationsmittel sind, aus dem Behälter 170 zu entladen. Die relative Entladungsgeschwindigkeit der beiden Schnecken hängt von ihrem Durchmesser, der Steigung und der Rotationsgeschwindigkeit ab. Diese Elemente werden in geeigneter Weise ausgewählt oder verändert, um die erforderlichen Proportionen der einzelnen Bestandteile hinzuzumischen. Die Bcschickungsgeschwindigkeit der beiden Schnecken kann auch verändert werden, indem das Untersetzungsverhältnis in der Zuhnraduntersetzung 157 verändert wird. Ebenso kann die relative Geschwindigkeit einer jeden der beiden Schnecken unabhängig verändert werden, indem beide oder eines der beiden Zahnräder 187, 189 ausgetauscht wird, s. F i g. 5 und 7. Wie daraus ersichtlich ist, können auf diese Weise die verschiedenen Bestandteile in allen gewünschten Proportionen hinzugemischt werden. Das wirksame Gcsehwindigkeitsverhältnis kann zwischen den einzelnen Füllungen oder auch wUhrcnd einer einzelnen Füllung oder, wenn es erwünscht ist, auch bei dem AusfiiHvorgang eines Bohrloches verändert werden. So kann beispielsweise eine kräftigere Ladung am Boden des Bohrloches als höher hinauf benötigt werden, wobei nun durch eine entsprechende Veränderung in dem Beschickungsverhältnis der entsprechenden Bestandteile diese Aufgabe erfüllt wird. Wenn es gewünscht wird, kann natürlich auch, anstatt die Zahnräder zu wechseln, ein Wechselgetriebe oder ein Getriebe zur stufenlosen Veränderung der Gcschwindigkeit für eine oder mehrere Schnecken Verwendung finden.

Wie in den Fig.5 und 7 gezeigt wird, ist das Untersetzungsgetriebe 157 auf einer Welle 192 befestigt, welche als Antriebswelle bezeichnet werden kann und in geeigneter Weise für die Rotation in den Lagern 190 und 191 gehalten wird, die an einem entsprechenden Rahmenteil 195 befestigt sind. Der Antrieb wird, wie bereits erläutert, über die Riemenscheibe 151 und über den Treibriemen 153 übertragen (F i g. 5).

An der Antriebswelle 192 des Untersetzungsgetriebes 157 ist eine Kupplung 196 vorgesehen, welche durch Flüssigkeitsdruck ein- oder ausgeschaltet wird, wie z. B. eine Kolben- und Zylinderanordnung innerhalb des

,₅ Gehäuses 197. Letztere wird durch komprimierte Luft betätigt, welche von Hand über das Bedienungsventil 200 aus dem Tank 49 kontrolliert wird. Die Luftzuführung 198 ist in F i g. 7 dargestellt. Der schwenkbare Kontrollhebel 199 des Bedienungsventils 200 ist auf der oberen Hälfte des Armaturenbrettes angebracht, wie in F i g. 3 dargestellt ist. Auf diese Weise kann die Kupplung in bezug auf die doppelte Antriebsriemenscheibe 161 zum Eingriff gebracht oder ausgeschaltet werden. Die Riemenscheibe 161 treibt über die

_2j Treibriemen 163 die Schneckenriemenscheibe 165, wie bereits beschrieben, an.

Wie in Fig.4 verdeutlicht wird, besteht die Mischeinheit 99 aus einem Behälter 215, welcher in seinem oberen Teil eine zylindrische Form aufweist, jedoch nach unten hin einen trichterförmigen oder konisch verlaufenden Boden 216 besitzt, welcher mit einer Abzugsleitung 217 in Verbindung steht. Die letztere stellt eine Verbindung zur Leitung 95 und damit zur Schlammpumpe dar, wie bereits vorher beschrieben wurde.

Die Antriebswelle des Mischers weist am oberen Ende des zylindrischen Teiles des Behälters 215 ein Gebläse 218 auf, welches geeignet ist, den Staub vom oberen Teil der Mischkammer durch eine öffnung 219, die in einer Querwand 220 vorgesehen ist, abzusaugen. Hierfür besteht eint; besondere Notwendigkeit, wenn die Mischung sehr feinverteilte Partikeln enthält wie beispielsweise feines Aluminiumpulver, sehr feines Gilsonit oder Kohle usw. li'ne Leitung 251 führt den Staub aus der Einheit heraus und weg von der Betriebsvorrichtung, wie deutlich in Fig.3 dargestellt ist. Hierdurch wird die Mischkammer sauber gehalten, so daß das Betriebspersonal die Vorgänge beobachten kann, was beispielsweise durch die geöffnete Tür 263 geschieht, und außerdem, um Ansammlungen von staubigem, explosivem Material und anderer staubförinigcr Materie innerhalb des Mechanismus zu verhindern. Der Gesamtbetrag des auf diese Weise abgezogenen Slnubcs ist recht klein und normalerweise unwesentlich.

Die Schnecken 169 und 180 sind vorzugsweis« angebracht, um das trockene Material in die Mischkam mcr zu befördern. Während eines wesentlichen Teile des Betriebes werden sowohl die Flüssigkeit als iiucl

(_W das trockene Material gleichzeitig in den Mische hineingebracht. Es kann jedoch oft wünschenswert seit zunächst mit einem Bestandteil wie beispielsweise de Flüssigkeit zu beginnen, bevor das trockene Material i den Mischer hineingebracht wird.

<_vs Die Mischerwellc 122 wird von den Lagern 227 un 228, welche an dem Teil 220 befestigt sind, gehultci wobei die Welle an ihrem unteren Teil die Mischclcmer te 229 und 230 trägt, welche eine herkömmliche Forn

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wie beispielsweise die eines Propellers, aufweisen. Das untere Mischelement 230 befindet sich in dem trichterförmigen Teil der Mischkammer und ist ein wenig kleiner als das obere. Hierdurch wird die Flüssigkeit mit den Schwebeteilchen gründlich durchmischt, so daß ein homogener Schlamm entsteht, bevor dieser die Mischkammer verläßt. Er fließt mit Hilfe der Schwerkraft durch die Abzugsleitung 217, durch den schnell abnehmbaren Schlauch 95 und in die Schlammpumpe 93 hinein. Einige der Feststoffteilchen, wie beispielsweise das Oxydationssalz oder Gummi, können sich während des Mischens in der Flüssigkeit lösen, jedoch mindestens einige Bestandteile, wie beispielsweise die Aluminiumteilchen, Kohlenstoffteilchen, Schwefel usw., lösen sich nicht auf, sondern werden suspendiert.

Zusätzliches Mischen kann erstrebenswert sein, um die Sensitivität des Schlammes durch Belüftung zu erhöhen, welches seine Dichte herabsetzt, oder die Homogenität zu verbessern. In Fig. 3 wird ein mischtrommelartiger Zusatzmischer dargestellt. In diesem Fall weist der Mischer 99 einen unteren zylindrischen Teil 231 auf, welcher nach innen gerichtete Finger 232 trägt, welche in bezug auf die Mischleisten 233 auf der Mischerwelle 122 versetzt angeordnet sind. Bei dieser Anordnung wird der Schlamm langer und intensiver gemischt, und feine Luftblasen können aufgenommen werden, um die Dichte des Schlammes durch die Belüftung um 25% oder mehr herabzusetzen. In einigen Fällen gibt auch die zusätzliche Mischung Zeit, so daß das Eindickungsmittel zur Wirkung kommen kann. Ein kürzerer Schlauch 95/4 ersetzt den Schlauch 95 der oben beschriebenen Anordnung.

Die Schlammpumpe 93, die in der oben beschriebenen Weise angetrieben wird, ist ausgelegt, um den Schlamm in einer geeigneten Fördermenge, wie beispielsweise 20 bis 250 kg pro Minute, an seinen Bestimmungsort zu bringen. Das Endprodukt wird durch eine Auslaßleitung 238, die mit dem Pumpenauslaß 236 über ein Dreiwegeventil 235 verbunden ist, abgegeben. Das Ventil 235 besitzt einen Bedienungshebel 237 und ist so ausgelegt, daß, wenn das Auslaßventil weit offen ist, der gesamte gepumpte Strom über die Auslaßleitung 238 in das Bohrloch strömen kann. Andererseits kann jedoch ein Teil des Stromes oder auch der ganze Strom im Kreislauf zum Mischer oder zum Pumpeneinlaß durch eine Umgehungsleitung 239 geführt werden, je nachdem wie das Ventil eingestellt ist. Anstatt des gezeigten Dreiwegeventils können auch zwei getrennte Ventile herkömmlicher Bauweise Verwendung finden. Derartige Ventile können natürlich durch einen einzigen Kontrollvorgang miteinander verbunden werden. Bei jeder der Anordnungen kann jedoch ein Teil oder tier gesamte gemischte Schlamm im Kreislauf durch die Leitung 239 /.ur Pumpe oder durch eine entsprechende Verbindung zu dem darüber liegenden Mischer geführt werden, um, wenn es gewünscht ist, das Niveau des sich darin befindlichen Schlammes zu kontrollieren, indem lediglich der Hebel 237 (Fi g. 4) in die entsprechende Kontrollstelle gebracht wird. Auf diese Weise kann, obwohl die Pumpe voll arbeitet und der Schlumm durch sie hindurchfließt.das Ventil auf vollen Kreislauf gestellt sein, so daß kein Schlamm in das Bohrloch fließt, bis das Ventil in die entsprechende Fließposition gebracht wird. Das Ventil kann somit sowohl das Niveau des Schlammes als auch das kontinuierliche Mischen in der Mischeinheit kontrollieren. Das Niveuu kunn vom Bedienungspersonal entweder mittels Druckmeßgcräles 240 oder direkt durch die geöffnete Klappe 263 (F i g. 4) beobachtet werden. Wenn die Schlammpumpe 93 nicht in Betrieb ist, kann das Ventil 235 geschlossen werden, so daß der Luftdruck durch die Ausblasleitung 241 unter Kontrolle des Ventils 282 hindurchblasen kann, um die Schlammreste aus der Auslaßleitung zu entfernen. Der Schlammdruck wird durch einen Druckmesser 243 angezeigt.

Es ist natürlich klar, daß ein Schlauch oder ein Rohr, wenn es erwünscht ist, von einer geeigneten Länge und

ίο entsprechendem Durchmesser Verwendung findet, um den Schlamm von der Pumpe in das Bohrloch an die Abpackstelle oder an einen anderen Verwendungsort zu bringen. Der Schlauch oder das Rohr sollten groß genug sein, um den produzierten Strom ohne unerwünscht hohen Druck so schnell transportieren zu können, wie die dem Mischer zugeführten Bestandteile es erforderlich werden lassen. Der Durchmesser sollte jedoch nicht so groß sein, daß ein Absetzen oder eine Bildung von Schichten der festen Teilchen von der Suspension in der Mischung ermöglicht wird. Die Vorrichtung kann entweder zum Füllen von Bohrlöchern und ähnlichem Verwendung finden oder den Schlamm in geeignete Behälter abzupacken. Im letzteren Fall wird der Schlauch einfach zu einem geeigneten Abfüllflansch des Behälters geführt.

Die Anlage besitzt auch einen Wassertank 250, so daß ein Vorrat von sauberem Wasser verfügbar ist, um die Ventile und Leitungen auszuspülen, den Mischer zu waschen und die Schläuche und andere innere oder äußere Teile zu reinigen, wenn dieses gewünscht wird. Bei einer Ausführungsform wird der Wassertank unter den schrägen Seitenwänden der Behälter für das feste Material 170, 171 (s. Fig.8) angebracht. Bei einer anderen Ausführungsform wird der Wassertank 2504, wie in F i g. 6 gezeigt ist, innerhalb des Lösungsbehälters 123 untergebracht. Bei der letztgenannten Ausführungsform hält die heiße Lösung, die normalerweise verwendet wird, das Wasser bei einer erhöhten Temperatur, s. F i g. 2 und 8 wie auch F i g. 6. Eine Wasserabflußleitung 251 ist am Boden des Behälters 250A (F i g. 2) vorgesehen und führt über ein Ventil 252 zu einem Spritzschlauch 255. Der letztere kann Verwendung finden, den Mischer auszuspülen, das Gerät abzuwaschen usw. Das Wasser wird durch den in dem Behälter 250/4 vorhandenen Luftdruck herausgepreßt, welcher durch eine Druckluftleitung oben am Behälter von dem Luftausgleichsbehälter 49 her aufrechterhalten wird. Dieser Druck kann von jeder geeigneten Größe sein, wie etwa 7 Atmosphären oder mehr oder weniger, um das Wasser mit einem wirkungsvollen Druck aus der Wasserabflußleitung 251 herauszupressen, wenn das Vuitil 252 geöffnet ist. Kin Kontrollventil 254 ist vorgesehen, um den Lösungslank leerlaufen kissen zu können.

Hei einer typischen Arbeitsweise wird die Oxydationslösung auf einer Temperatur bis zu etwa 85"C it dem isolierten Behälter 123 gehalten. In diesem FaI besitzt das heiße Wasser, welches gemäß den Vorrich dingen muh den I·' i g. 2 und 6 normalerweise vcrfügbni ist, etwa die gleiche Temperatur. Bei der Vorrichtunt getnilü Fig.8 ist ein größeres Volumen für die Lösuni in Tank 123 verfügbar, jedoch eignet sich der dreieckig» Querschnitt des Behälters nicht für erhöhte Drucke. Ii einen nicht gezeigten kleinen Behälter, welcher nich

unter Druck steht, kunn durch die Schwerkraft Wiissc hineingebracht werden, worauf der Behälter clan mittels Luft unter Druck gesetzt wird, worauf el» Wasser zu Spülzwecken usw. Verwendung finden kitt»

Wenn es erwünscht ist, den Behälter wieder mit Wasser aufzufüllen, so wird der Luftdruck abgelassen, indem das Nachschubventil geschlossen und ein geeignetes, nicht gezeigtes Ablaßventil geöffnet wird. Darauf kann das Wasser von einem geeigneten Vorratsbehälter wieder aufgefüllt werden, was beispielsweise durch den Spritzschlauch 255 über das Ventil 252 usw. im Rückfluß erfolgen kann.

Wie in den Fig.4 und 7 dargestellt wird, wird die Lösung normalerweise durch die Leitung 147 (s. auch F i g. 8) und die Auslaßöffnung 260, welche zwischen den Ausgängen oder Schnecken 169 und 180 vorgesehen ist (s. F i g. 4 in gestrichelten Linien hinter der Welle 122), in den Mischer 99 hineingebracht. Die Auslaßöffnung 260 kann die Form eines einfachen Rohrendes oder die einer Düse aufweisen. Die letztere vermag einen breiten Strahl abzugeben, welcher die herabfallenden trockenen Teilchen bedeckt, wenn sie aus den Schnecken herauskommen, wodurch der Mischvorgang erleichtert wird. In jedem Fall werden die trockenen Teilchen benetzt und an den Wänden des Mischbehälters 215 abgespült. Die Inspektionsklappe 263 ist mit Scharnieren 262 an der Vorderseite des Mischungsbehälters befestigt, wie in F i g. 4 dargestellt ist.

Das System wird im Normalfall geeicht, so daß eine Zählvorrichtung 280 die Anzahl der Umdrehungen der Schnecke 180 in dem Vormischbehälter 171 registriert. Die Verbindung wird gezeigt, wie sie von der Riemenscheibe 273 auf der Welle 182 über einen Treibriemen 274 und eine Riemenscheibe 275 auf der Zwischenwelie 276 läuft, wobei die letztere ohne bewegliche Welle 277a an ihrem vorderen Ende trägt, die die Zählvorrichtungen antreibt. Jede Umdrehung der Welle 182 liefert eine bestimmte spezifische Menge des Feststoffgemisches. Die anderen Bestandteile werden in angemessenen Proportionen hinzugemischt. Der auf diese Weise hergestellte Schlamm wird eingesammelt, gewogen, und die Zählvorrichtung wird geeicht, um die Menge an Schlamm zu bestimmen, welche pro Zähleinheit abgegeben wird. Die Zählvorrichtung 280 kann auf Null zurückgestellt werden. Eine Zählvorrichtung 281 ist ein Summenzählwerk (Fig.3), welches die gesamte Menge an explosivem Material anzeigt, welche über eine längere Zeitspanne hergestellt wird. Für die verschiedenen Mischungen wird, wenn es notwendig ist, eine neue Eichung durchgeführt.

Dieses System hat beachtliche Vorteile gegenüber den bislang bekannten Systemen. Es besitzt außerdem eine kompakte und einfache Bauweise und läßt sich leicht transportieren. Es ist anpassungsfähig und leicht kontrollierbar und einstellbar in allen seinen Funktionen. So kann /.. B. die Dichte des Mischungsproduktes auf verschiedene Arten verändert und kontrolliert werden mit oder ohne Veränderung der Proportionen der einzelnen Bestandteile. Dies kann geschehen

a) durch die Wahl von trockenen Bestandteilen, welche ein Schäumen oder einen GaseinschluQ in dem Schlamm begünstigen oder kontrollieren,

b) indem Blasen oder Schaum in der Lösung erzeugt werden, wie beispielsweise bei der Pumpe 119 (durch Gravitation oder indem Luft in die flüssige Lösung hineingebracht wird, bevor die Feststoffe hinzugefügt werden und/oder indem ein Schaumstabilisator der Flüssigkeit hinzugefügt wird), und

c) indem gasförmige Bestundteile wie beispielsweise Kohlenstoffe usw, mit den trockenen Bestandteilen (Vormischung) zusammengebracht werden oder durch die llrinöglichung von Gravitation oder LuftcinschluQ (oder Einschluß von anderen Gasen) bei der Hauptschlammpumpe.

Die letztere Möglichkeit muß jedoch mit Vorsicht gehandhabt werden, so daß keine Blasen eingeführt werden, welche eine Unterbrechung der Säule an explosivem Material herbeiführen oder eine Instabilität des Schlammes fördern könnte. Die flüssige Lösung selbst kann einen kleinen Anteil eines Eindickers aufweisen wie beispielsweise Guar-Gummi usw., weleher zumindest die feinen Gasbläschen stabilisiert, welche auf irgendeine dieser Arten eingeführt werden können. Feinverteilte Gasbläschen können in die Flüssigkeit eingeführt werden, bevor die Feststoffe hinzugefügt werden, z. B. bevor die Mischzone erreicht

■ 5 wird. Sie können auch in dieser Zone eingefügt werden oder bei der Schlammpumpe oder an beiden Orten.

Auf diese Weise ist die Dichte und die Empfindlichkeit des hergestellten schlammförmigen Sprengmittels in gewünschter Weise kontrollierbar. Dieses kann ohne die Verwendung von Detergenzien oder oberflächenaktiven Mitteln bzw. unter Anwendung einer sehr kleinen Menge davon erreicht werden. Dadurch ist es möglich, beim Füllen eines einzelnen Bohrloches zunächst am Boden mit einer dicken und relativ gasfreien Masse zu

*5 beginnen, welche in einer im wesentlichen nicht komprimierbaren und durchweg flüssigen Form vorliegt. Ein solcher Schlamm besitzt, wie bereits bekannt ist, große Vorteile. Später, beim weiteren Auffüllen, kann die Dichte des Schlamms progressiv oder in einem oder mehreren Schritten vermindert werden, um weniger Gewicht des Sprengmittels pro Volumeneinheit des Bohrloches zu erhalten. Dieses hat oft große Vorteile und ist wirtschaftlich, da die erforderliche Sprengkraft in den oberen Bereichen des Bohrloches möglicherweise nicht so groß zu sein braucht. In einem gewissen Sinne kann dieser Schlamm mit der eingeschlossenen Luft im wesentlichen als eine Flüssigkeit betrachtet werden

Der Antrieb für alle in den F i g. 1 bis 8 dargestellten Einheiten erfolgt in erster Linie über eine Hauptantriebswelle 51, welche die Lösungspumpe 119, die Schnecken 169, 180, das Gebläse 218, die Hauptschiummpumpe 93 und die Mischer 229 und 230 betreibt. Die Schlammpumpe arbeitet immer, so daß sich kein Schlamm im Mischer ansammeln kann, was einer bedeutenden Sicherheitsvorkehrung gleichkommt. Da der Mischer immer in Betrieb sein muß, wenn die Schlammpumpe arbeitet, können sich keine nicht vermischten Bestandteile in der Mischkammer ansammein, womit eine weitere Sicherheitsvorkehrung gegeben ist. Eine weitere ist das Staubabsaugegebläse. Durch öffnen des Schlammventils leert der weiter oben beschriebene Ausblasevorgang den Schlauch oder die Auslaßleiüing.

Der Kompressor 37 wird direkt von dem Motor angetrieben und sorgt für luftdruck, um die verschiedenen pneumatischen Kontrollanordnungen zu betätigen und um einen Druck im Wassertank zu erzeugen, damii Wasser zum Reinigen und/oder sonstigen Hilfszwccker zur Verfügung steht. Aus diesem Behälter kann auch wenn es erstrebenswert ist, Wasser zu der Mischung hinzugefügt werden. Das unter Druck stehende Wassei ist eine Sicherheitsvorkehrung, wobei natürlich dit rreiinung der Brennstoffe und des Oxydationsmittel!

fts bis zur Mischung und die sofortige Abgabe de:

Sprengstoffes als wesentlicher Sicherheitsfaktor gelten.

Die verschiedenen Kontrollanordnungcn könncr

vorzugsweise pneumatischer Art sein, wie bcispiclswci

se die Anordnung 197 für die Kupplung 196, welche die Schnecken zur Beschickung der pulverförmigen Feststoffe antreibt.

Der Kompressor schafft einen Vorrat an komprimierter Luft in dem Tank 49, welcher, wie F i g. 5 zeigt, an irgendeinem geeigneten Plaiz befestigt sein kann. Die Kompressor-Auslaßleitung 43 führt zum Deckel des Behälters 49. In der Auslaßleitung ist ein Filter 352, dahinter ein Regulierventil mit Druckmeßgerät 353, gefolgt von einer ölvorrichtung 354 vorgesehen. Von der ölvorrichtung strömt die Luft durch die Leitung 356 und entsprechend den Zweigleitungen zu den verschiedenen Ventilen und den bereits erwähnten Kontrollanordnungen.

In dem Wasserbehälter ist eine Luftdruckkammer vorgesehen, so daß das Wasser zum Ausspülen usw. unter einem Druck verfügbar ist. Eine Hauptluftleitung 358 führt zu dem Ventil 282 (F i g. 4). Nach dem öffnen des Ventils 282 und dem Schließen des Ventils 235 wird Luft in die Leitung 241 eingelassen, um den Schlamm aus der Auslaßleitung herauszublasen, ohne daß er in die Schlammpumpe oder die Mischeinheit usw. zurückgedrängt würde. Die Ausblasleitung 241 weist ein Rückschlagventil auf, um zu verhindern, daß der Schlamm in das Ventil 282 eindringt.

Im folgenden soll nun der allgemeine Betrieb geschildert werden. Wenn die Einheit in Betrieb genommen wird, wird zunächst die Schlammpumpe in Tätigkeit gesetzt, indem die Kupplung 71 durch Ziehen des Handgriffs 81 (F i g. 4) zum Eingriff gebracht wird. _J0 Die Welle 51 betreibt daraufhin die Schlammpumpe über die Treibriemen 87 (Fig. 2). Wenn dieses eintritt, wird die Misch- und Blasvorrichtung 229, 218 usw. (F i g. 4) über den Treibriemen 105, die Vorgelegewelle 109, die Riemenscheibe 111 und den Treibriemen 113 angetrieben. Der letztere dreht die freibewegliche Riemenscheibe 115, welche zum Betrieb des gedrehten Treibriemens 118 mit einer Parallelscheibe in Verbindung steht.

Der Mischer wird immer angetrieben, wenn die Schlammpumpe läuft. Normalerweise sind beide in Betrieb, bevor irgendwelche Zutaten in die Mischkammer 99 eingebracht werden. Dadurch wird eine Ansammlung von ungemischtem Material sowohl im Mischer als auch in seiner Auslaßleitung zur Schlammpumpe 93 vermieden.

Der nächste Schritt ist üblicherweise die Oxydationslösung einzuführen, welche duich die Pumpe 119 von dem Vorratsbehälter beschickt wird, wobei die Lösung über die Leitung 121 in den Behälter gelangt, während sie über die Leitung 147 und die Auslaßöffnung 260 in die Mischkammer 99 geführt wird. Die Betätigung der Kupplung 133 über den Hebel 135 und den Handgriff 137 leitet diesen Arbeitsgang ein.

Als nächstes werden die Schnecken in Bewegung gesetzt, um das trockene Material in die Mischkammer einzubringen. Es wird normalerweise vorgezogen, mit der Beschickung der Flüssigkeit vor den Feststoffen zu beginnen und erst nach der Beendigung der Feststoffbeschickung zu unterbrechen, um eine Ansammlung eines groben Materials auf der nassen Oberfläche des Mischclcrncntcs und des Behälters zu vermeiden. Dieses muß jedoch nicht immer notwendig sein. Die Betätigung der pneumatisch gesteuerten Kupplung 1% (F i g. 7) schaltet die Schnecken ein und aus. Dieses kann auch von Hand geschehen. Vorzugsweise wird jedoch diese Steuerung automatisch von der Flüssigkeitszufuhrleitung aus betätigt, so daß die Kupplung 196 zum Eingriff gelangt, nachdem die Flüssigkeit zu laufen beginnt, wie z. B. durch den Druckaufbau in der Leitung 147, welcher durch den Druckschalter 361 (F i g. 2) ein Kupplungsbetäligungssignal über die Leitung 36.1, die nur teilweise gezeigt ist, auf die Kupplungskontiollvorrichtung 197 (F i g. 7) überträgt.

Normalerweise wird das Ventil 235 nicht geöffnet, bis sich eine geringe Ansammlung von Schlamm oberhalb der Pumpeneinlaßleitung 95 (F i g. 4) oder 95Λ (F i g. 3) gebildet hat. Es wird im Normiilfall eine geringe Ansammlung am Boden des Mischers erlaubt, bevor das Pumpen einsetzt, um Gravitation oder das Einziehen großer Luftblasen in die Pumpe zu vermeiden. Die Umgehungsleitung 239 führt normalerweise einen geringen Anteil des gepumpten Schlammes im Kreislauf zu dem Mischer oder zu den Pumpen zurück, wobei dieser Anteil durch die Einstellung des Dreiwegeventils 235 (durch den Bedienungsgriff 237, Fig.3 oder 4) bestimmt wird. Die Umgehungsleitung kann mit der Leitung ?5 oder 95A verbunden werden, anstatt über eine Verbindung 363 (F i g. 3) in den Mischer zu führen. (Die Umgehungsleitung ist in F i g. 3 nicht gezeigt). Es ist normalerweise erwünscht, genug Schlamm in dem Mischer zu halten, um die Mischleisten, oder zumindest die unteren, zu bedecken, um ein i;chlecht gemischtes Schlammprodukt zu vermeiden. Der Mischungsgrad kann sogar beträchtlich erhöht werden, indem der im Kreislauf geleitete Anteil durch Einstellen des Ventils 235 entsprechend gesteigert wird.

Die Höhe des Schlammes im Mischer wird über ein Sichtrohr oder ein Manometer 240· angezeigt. Manchmal neigt das Betriebspersonal dazu, das Schlammniveau und die Mischungsqualität im Mischer selbst zu beobachten, indem die Klappe 263 offen gelassen wird. In diesem Fall neigt der leichte Zug, der durch den Ventilator 218 erzeugt wird, dazu, den Staub, bestehend aus feinem trockenen kohlenstoffhaltigem Material, Aluminiumpulver usw., am Herausschlagen zu hindern, wodurch der freie Blick beeinträchtigt und sich Staub auf der Ausrüstung niederschlagen würde. Die Verwendung der zusätzlichen Mischelemente 231, 232, 233 (Fig.3) unterstützt die Durchführung des Mischvorgangs. Die Feststoffe sollten jedoch gut mit der Flüssigkeit getränkt werden, um eine homogene Mischung zu gewährleisten, auch wenn einige lyophob sein können und einer Benetzung widerstehen.

Beim Pumpen des explosiven Schlammes in ein Bohrloch sollte kein übermäßiger Lufteinschluß erfolgen, obwohl zur Verbesserung der Sensitivität ein gewisser Lufteinschluß erstrebenswert sein kann. Der Grad des Lufteinschlusses kann in weitem Maße durch das Ausmaß des im Kreis geführten Schlammes und der Einstellung des Schlammniveaus in dem Mischer kontrolliert werden. Die trockenen feinen Feststoffteile führen ein wenig Luft mit sich. Durch einen turbulenten Mischvorgang, bei welchem das Schlammniveau in der Mischkammer auf der richtigen Höhe in bezug auf die Mischleisten gehalten wird, kann ein stärkerer Lufteinschluß erhalten werden. Der Lufteinschluß kann vermindert werden, indem mehr Flüssigkeit hinzugefügi wird, um einen weicheren Schlamm zu erhalten, odei durch ein zeitlich und mengenmäßig kontrolliertes Hinzumischen von Feststoffteilen in einen vorgefertig ten Schlamm.

Die Auslaßleitung kann, besonders wenn sie lang ist eine beachtliche Menge an Schlamm aufnehmen. Es is daher normalerweise aus wirtschaftlichen Gründet erwünscht, diese Leitung durch Ausblasen zu entleerer

indem die Verbindung zur komprimierten Luft über das Ventil 282, wie oben bereits beschrieben, hergestellt wird, bevor der Transport zum nächsten Bohrloch oder der nächste Füllvorgang begonnen hat.

Das oben beschriebene System zeicSmet sich durch Einfachheit aus, indem eine einzige Hauptantriebswelle verwendet wird, von der die Vorgänge des Pumpens, Verteilens und Mischens übertragen werden. Es hängt von den einzelnen Kontrollvorrichtungen für die verschiedenen Kupplungen usw. ab, die gewünschte zeitliche und mengenmäßige Einstellung der Bestandteile sowie die Verteilung, die Führung im Kreislauf sowie die Kontrolle der Abgabe und des Ausblasens zu erreichen. Für manche Zwecke ist es erstrebenswert, alle diese Kontrollvorrichtungen zu programmieren. Das in Fig.9 schematisch dargestellte System ist für eine solche Programmierung oder eine Automation sehr geeignet.

In Fig. 3 wird ein Mischer 34 mit ineinandergreifenden Fingern nach Art einer Mischtrommel am Boden der Mischeinheit gezeigt. Für manche Zwecke wird ein Mischer, wie er in Fig. IO dargestellt ist, vorgezogen, wobei die Propeller oder Rührer 229, 230 (Fig.4) wegfallen. Eine solche Einheit besteht aus einer Mischkammer 5<M, deren Längsachse etwa 5 bis 90° in bezug auf die waagerechte Ebene geneigt ist. Eine Mischerwelle 502 ist axial innerhalb der Mischkammer angebracht und wird beispielsweise durch eine Riemenscheibe 503 durch einen geeigneten (nicht gezeigten) Mechanismus angetrieben. Von der Wand der Mischkammer erstreckt sich nach innen eine Anzahl von radial angeordneten Fingern 505, 506 usw. Die Welle selbst trägt ebenfalls radial nach außen gerichtete Finger 508, 510, welche sich zwischen den Fingern 505, 506 nach Art einer Mischtrommel hindurchbewegen. Das Auslaßende der Mischkammer kann entweder durch eine schwere Gummiplatte 509 (Fig. U) verschlossen sein, welche einem Durchfluß widersteht, bis sich ein Druck durch den Schlamm aufgebaut hat, oder es kann auch eine drehbar einzustellende Endplatte 511 (Fig. 10) als Abschluß dienen, welche durch einen Haltering oder Flansch 512 festgehalten wird, wobei diese Platte 511 eine Auslaßöffnung 513 aufweist, durch welche der Schlamm ausfließen kann. Die Inhaltsmenge an Schlamm in der Mischkammer (Fig. 10) und der Grad an Mischung und Lufteinschluß usw. hängt von der Lage der Auslaßöffnung 513 ab. Durch Drehen der Platte 511 in die Lage, die in F i g. 11 in unterbrochenen Linien gezeichnet ist, kann eine größere Inhaltsmenge zurückgehalten werden. Wenn die Gummiplatte 509 (Fig. U) verwendet wird, drängt ein spiralförmiges Flügel- oder Schneckenrad 516, welches an der Welle 502 befestigt ist, die Bestandteile in Richtung auf die Auslaßöffnung. Dadurch wird verhindert, daß nasses Material in dem Eingang 517 zurückgelangt, durch welchen die trockenen Feststoffbestandteile beschickt werden.

Die trockenen Feststoffbestandteile können mittels einer oder mehrerer Schnecken durch die Leitung 518, wie oben beschrieben, zugeführt werden (s. F i g. 11). Die Flüssigkeit wird durch die Leitung 519 beigemischt. Die Flüssigkeit kann Wasser, Wasser mit einer anderen Flüssigkeit gemischt, oder eine Oxydationslösung, ganz wie es gewünscht ist, sein. Das gesamte Oxydationssalz kann in trockener Form zugeführt werden. Der Schlamm kann auf diese Weise aus Wasser, Salz und den verschiedenen unlöslichen Stoffen, die erforderlich sind, hergestellt werden, wobei alle getrennt in den Mischer hineingeführt werden. Es wird jedoch grundsätzlich bevorzugt, ein vorher aufgelöstes Oxydationsmittel zu verwenden. Eindickungsmittel, welche vorzugsweise im Normalfall vorher verflüssigt worden sind, können s hinzugtmischt werden und halten die einzelnen Bestandteile während einer angemessenen Hydrierungszeit.

Bei dem in Fig.9 dargestellten System -,verden die sich bewegenden Teile durch Flüssigkeitsmotoren

,o angetrieben, welche ihre Antriebskraft aus einem Strom einer zirkulierenden Flüssigkeit entnehmen, welche durch ein Hauptpumpsystem angetrieben wird. In diesem Fall werden zwei Hauptpumpen MI und jV/2 jeweils durch eine Antriebsmaschine Pl und P2

,₅ bclrieben. Jede entnimmt die Antriebsflüssigkeit durch eine Ansaugleitung 300 aus einem Behälter 301, in welchen die Flüssigkeit nach einer Kreislaufführung durch einen Filter 302 wieder eingefüllt wird. Von der Hauptpumpe M1 wird die Flüssigkeit durch die Leitung 303 über ein Reduzierventil 304, die Verbindungsleitung 305 und die Leitung 306 zurückgeführt. Wenn die Hauptpumpe in Betrieb ist, wird die gesamte Flüssigkeit durch die Leitung 305 zurückgeführt, wenn nicht einer oder mehrere Flüssigkeitsmotoren, die anschließend beschrieben werden sollen, angetrieben werden.

Ein Druckmeßgerät 307 ist in der Leitung 308 vorgesehen, welche eine Verbindung zwischen dem Reduzierventil 304 und einem Vielfachanschluß 309 herstellt. Von dem letzteren wird die Antriebsflüssigkeit über dip Leitungen 310, 311 und 312 zu den elektromagnetisch betätigten Ventilen 313, 314 und 315 geführt. Hinter den elektromagnetisch betätigten Ventilen 313, 314 und 315 ist in den Leitungen 310, 311, 312 jeweils ein Ventil 316, 317 und 318 mit veränderlichem Querschnitt vorgesehen. Diese führen jeweils zu den Fliissigkeitsmotoren MFl, MF2 und MF3. Der Ablauf von diesen Motoren läuft zunächst in einen Vielfachanschluß 320, von welchem er über die Leitung 321 in die Rückführungsleitung 306 zurückläuft.

Jeder der Motoren MFl, MF2 und MF3 treibt jeweils eine Schnecke 323, 324 und 325. Jede dieser Schnecken dient dazu, den Mischbehälter 33 mit einem trockenen, feinkörnigen Bestandteil zu beschicken. Diese Materialien werden jeweils durch in der Zeichnung schematisch dargestellte Leitungen 327, 328 und 329 geführt.

Eine weitere Leitung 331, welche mit dem Vielfachanschluß 309 in Verbindung steht, leitet die Antriebsfiüssigkeit zu einem elektromagnetisch betätigten Verriegelungsventil 335, welches von einem Ventil 336 mit veränderbarem Querschnitt gefolgt wird. Das letztere kontrolliert den Flüssigkeitsstrom zu einem Flüssigkeitsmotor 337, welcher durch eine Verbindung 338 eine Flüssigkeitspumpe 339 antreibt, welche vorzugsweise eine Kolbenpumpe ist. Die letztere wird verwendet, um die Lösung eines Oxydationsmittels, welches vorzugsweise eine wäßrige Lösung von Ammoniumnitrat Natriumnitrat usw. ist, aus dem Behälter 341, in welchen" die Lösung lagert, zu einem Dreiwegeventil 340 zi pumpen.

Auf diese Weise führt die Pumpe 339 diese flüssige Lösung in den Trichter 330 hinein, wo sie mit der trockenen Bestandteilen vermischt wird, welche durcr die jeweiligen Schnecken 323, 324 und 325 beschick werden. Dazu soll jedoch bemerkt werden, dal zeitweilig nur eine oder zwei der Schnecken in Betriel sind. Durch ein Einregulieren der Ventile mit den veränderbaren Querschnitt 316, 317 usw. kann di<

Antriebsgeschwindigkeit eines jeden der Motore MFi und MF2 usw. eingestellt werden, um die Bestandteile mit der geeigneten Geschwindigkeit zu beschicken, um die gewünschte Zusammenstellung in dem Mischtrichter 330 zu erhalten, s

Die andere Hauptpumpe M2 führt die Flüssigkeit in der gleichen Weise wie die erste Pumpe zu einem Reduzierventil 344, von welchem sie im Kreislauf durch die Leitung 345 in die Leitung 306 zurückgeführt werden kann, wenn es erforderlich ist. Aul diese Weise gelangt die Flüssigkeit wieder durch den Filter 302, von welchem eine Leitung 347 sie wieder in die beiden Vorratsbehälter 301 zurückführt. Ein Sieb 348 ist in jedem der Behälter 301 vorgesehen, um einen Kreislauf von Verunreinigungen durch das System zu verhindern. Die Mauptpumpe M 2 wird verwendet, um den Flüssigkeitsmotor MF4 anzutreiben, welcher seinerseits die Arbeitswelle 350 in der Mischkammer 330 betreibt. Diese Welle ist mit geeigneten Mischfingern 351 versehen.

Die Hauptpumpe M2 führt auch Antriebsflüssigkeit durch ein elektromagnetisch betätigtes Verriegelungsventil 381 und ein Regulierventil 382 in eine Leitung 383 hinein, welche eine Verbindung zum Reduzierventil 344 herstellt. Auf diese Weise wird ein veränderlicher und kontrollierbarer Strom der Antriebsflüssigkeit dem Flüssigkeitsmotor M5 zugeführt, weicher die Arbeitswelle 385 der Schlammpumpe 386 antreibt. Auf diese Art und Weise kann die Geschwindigkeit der Pumpe kontrolliert werden. Die Pumpe 386 saugt den Schlamm aus der Mischkammer 330 durch die Leitung 387 und führt ihn über ein von Hand bedientes Ventil 388 der Auslaßleitung 389 zu. Ein Druckmeßgträt 390 ist mit dieser Leitung verbunden, um den Druck in der Auslaßleitung anzuzeigen. Die Leitung 389 läuft in einer Verbindung mit einem beweglichen Schlauch 391 aus.

Die Antriebsenergie für die Mischerwelle 350 wird durch die Leitung 394 zugeführt, welche unter der Kontrolle eines von einem Elektromagneten betätigten Verriegelungsventils 395 und einem Ventil 3% mit veränderbarem Querschnitt steht, das die Geschwindigkeit bestimmt, mit welcher der Flüssigkeitsmotor M4 angetrieben wird. Dieser Motor kann, wenn es gewünscht ist, mit hoher Geschwindigkeit betrieben werden, um Luft in den Schlamm hineinzuschlagen und seine Dichte zu reduzieren.

Ein Kompressor führt komprimierte Luft über die Leitung 411 in einen Luftbehälter 412 hinein, von welchem sie über die Leitung 413 abgezogen werden kann. Irgendeine geeignete motorische Kraft kann der Kompressor antreiben, wie beispielsweise sein eigenei Motor oder eine sonstige Kraftentnahmequelle. Eine Zweigleitung 414 von dem Behälterausgang verläßt der Luftbehälter bei vollem Druck bis zu einem Verschluß ventil 415, worauf sie über eine Leitung 416 mit dei Schlammauslaßleiiung 389 in Verbindung steht. Da diese Leitung unter vollem Behälterdruck steht, ist bei öffnung des Ventils 415 von Hand und beim Schließer des Ventils 389 ein geeigneter Druck verfügbar, um den Schlauch 391 auszublasen und zu reinigen. Das Rückschlagventil 417 verhindert, daß Schlamm zurück in die Pumpe 386 geblasen wird.

Ein weiterer Zweig 421 der Leitung 413 verläuft über ein Reduzierventil 420 in die Leitung 421 zu einem Vielzweckventil 422. Durch letzteres kann die Luft über eine Leitung 421 geschickt werden oder sie kann unter einem gewünschten reduzierten Druck über eine Leitung 423 in einen Wassertank 425 hineingeleitet werden. Auf diese Weise wird das Wasser unter Druck gesetzt, so daO es durch die Leitung 427 gepreßt werden kann, welche unter der Kontrolle eines von Hand gesteuerten Ventils 428 steht, wodurch eine Verbindung mit dem Schlauch 429 hergestellt wird, mittels welchem beispielsweise die Vorrichtung gewaschen und der Mischer ausgespült werden kann.

Eine Zweigleitung 430 führt auch von dem Dreiwegeventil 428 zu einem von Hand betätigten Dreiwegeventil 340. Durch eine geeignete Einstellung dieser Ventile kann das Wasser von dem Behälter abgezogen werden, um die Pumpe 339 und/oder den Mischbehälter 330 auszuspülen. Normalerweise wird jedoch das Ventil 340 verwendet, um die heiße Lösung des Oxydationssalzes, wie beispielsweise eine wäßrige, im wesentlichen gesättigte Ammoniumnitratlösung, aus dem Behälter 341 über die Leitung 342 abzusaugen jnd darauf über das Ventil 340 und die Leitung 435 in die Flüssigkeitspumpe 339 hineinzuführen.

Bei der oben beschriebenen Vorrichtung liefert die Hauptpumpe M\ die Kraft, um die verschiedenen trockenen und nassen Bestandteile der Mischzone zuzuführen, wobei die Hauptpumpe M2 die Kraft zum Mischen der Bestandteile und zum Transport des Schlammes zum Verwendungspunkt liefert. Es können auch verschiedene andere Anordnungen vorgesehen sein, indem beispielsweise eine oder mehrere Hauptpumpen die notwendige Antriebsenergie für irgendeinen oder alle Flüssigkeitsmotoren aufbringen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   I. Vorrichtung zum Mischen und Pumpen einos explosiven Schlammes, bei welchem Feststoffteilchen in einer Lösung eines Oxydationsmittels suspendiert sind, bestehend aus einer Mischeinheit, Vorratsbehältern für die Feststoffe, Bemessungsvorrichtungen zur proportionalen Förderung der Feststoffe in die Mischeinheit, einem Flüssigkeitsbehälter, einer Pumpe zur kontrollierten Zugabe der Flüssigkeit aus dem Behälter zu der Mischeinheit, Mischelementen, die innerhalb der Mischeinheit zur intensiven Vermischung der Bestandteile vorgesehen sind, einer Schlammpumpe zum Transport des explosiven Gemisches von der Mischeinheit an den Verwendungsort und schließlich einer Kontrollvorrichtung zur Steuerung der Ausstoßmenge der Pumpe und zur gleichzeitigen Kontrolle des Mischungsgrades, gekennzeichnet durch eine Rücklaufleitung (239), die den Pumpenauslaß (236) wahlweise mit der Mischkammer (99) oder der Zuleitung (95) zur Schlammpumpe (93) verbindet (F ig. 4).
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein einziges Antriebselement (25) zum gleichzeitigen und wahlweisen Antrieb der Feststoffbemessungsvorrichtung (169, 180), der Flüssigkeitspumpe (1 19) sowie der Schlammpumpe (93).
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch ein Antriebselement (25) und eine Vorgelegewelle (51), die von dieser Antriebsmaschine betrieben wird, wobei die Vorgelegewelle (51) mit den Zündvorrichtungen (169, 180), der Flüssigkeitspumpe (119) und der Schlammpumpe (93) zu deren Antrieb direkt verbunden ist (F i g. 2 und 8).
4. 4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Mischvorrichtung (122, 229, 230) mit dem der Schlammpumpe (93) stets verbunden ist (F i g. 4).
5. 5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsvorrichtung eine Flüssigkeitspumpe (Mi) vorgesehen ist, welche über Leitungen (310, 311, 312) getrennte Flüssigkeitsmotoren (MFi, MF2, MF3) betreibt, die ihrerseits die Feststoffzumeßvorrichtung(169,180, F i g. 7,8; 323,324,325 F i g. 9), die Flüssigkeitspumpe (119) und die Schlammpumpe (93) in Betrieb setzen.
6. 6. Verfahren zum Mischen eines pumpfähigen Explosionsmittels, unter Verwendung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1—5, bei dem zur Herstellung des ein gelöstes Oxydationsmittel und darin suspendierte Feststoffteilchen enthaltenden Explosionsmittels die Feststoffe und die Flüssigkeit einer Mischkammer zugemessen werden und dort ein Eindickungsmittel mit verzögerter Wirkung zugemischt ist, wobei der Schlamm in einem Strom von der Mischkammer abgesaugt und dem Verwen- &> dungsort zugepumpt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die physikalischen Eigenschaften einschließlich der Dichte des Schlammes reguliert werden indem sin bestimmter Anteil des Stromes im Kreislauf geführt wird.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn-Eeichnet, daß der Lufteinschluß durch die Kreislauf-Ehrung erhöht wird.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischen und Pumpen im wesentlichen gleichzeitig erfolgt, während das Hinzufügen der Bestandteile unabhängig erfolgt, wobei jedoch die Feststoffe erst zugesetzt werden, nachdem das Mischen und Pumpen begonnen hat.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischen so heftig durchgeführt wird, daß durch die dabei eingeschlossene Luft die Dichte des Explosionsmittels wesentlich herabgesetzt wird.