DE2024650A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Lagerung, zum Transport und zum überführen in einen fließfähigen Zustand von Mineralfeststoffen und ähnlichen teilchenförmigen Stoffen - Google Patents

Description

DIPL-ING. FRANZ WERDERMANN PATENTANWALT 2 HAMBURG 13 INNOCENTIASTRASSE 30

TELEFON 452139

M. 7o o25 Fl.

Marcona Corporation,

San Francisco, Kalif. (V.St.A.)

Verfahren und Vorrichtung zur Lagerung, zum Transport und zum überführen in einen fließfähigen Zustand von Mineralfeststoffen

und ähnlichen teilchenförmigen Stoffen.

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der U.S.-Anmeldung Serial No. 827,3oo vom 23. Mai 1969 und der U.S.-Anmeldung Serial No. 863,ool vom Io. Juli 1969 in Anspruch genommen.

In vielen Fällen ist erforderlich, Mineral- oder Erzfeststoffe in einen zur Lagerung dienenden Behälter einzulagern oder wieder aus diesem zu entfernen. In einigen Fällen besteht der Lagerbehälter aus dem Laderaum eines Schiffes oder eines anderen Transportmittels, oder auch aus einem Teil einer an einer Küste befindlichen Landanlage. Es hat sich gezeigt, daß es möglich ist, eine Mineralfeststoffe enthaltende Aufschlämmung in einen derartigen Lagerbehälter zu pumpen und dann die Feststoffe infolge ihrer eigenen Schwerkraft in dem Lagerbehälter zum Absetzen zu bringen, so daß sich der Wasseranteil der ursprünglichen Aufschlämmung über den abgelagerten Feststoffen ansammelt. Der Wasseranteil wird dann abgezogen, wobei eine

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abgesetzte Masse aus Mineralfeststoffen zurückbleibt. Wenn der Lagerbehälter aus dem Laderaum eines Schiffes besteht, verursachen die normale Schiffsbewegung und die durch die Schiffsmaschine hervorgerufenen Erschütterungen oder Schwingungen eine zunehmende Verdichtung der abgesetzten Peststoffe, so daß die Entladung der verdichteten Peststoffmasse am Bestimmungsort auf Schwierigkeiten stößt. Die Masse ist nicht fließfähig und setzt der überführung in einen fließfähigen Zustand einen hohen Widerstand entgegen, da sie einen zusammenhängenden Feststoff von erheblicher Festigkeit und hohem Widerstand gegenüber einem Fließen bildet. Sie hat keinen Schüttwinkel und kann sogar große Hohlräume brückenförmig überdecken. Ähnliche Schwierigkeiten treten bei Landanlagen auf und machen es schwierig, in einem Lagerbehälter oder einem Beruhigungsbehälter abgesetzte Aufschlämmungen in zuverlässiger Weise in einen fließfähigen Zustand überzuführen .

Die Erfindung ist auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lagerung, zum Transport und zum überführen in einen fließfähigen Zustand von zerkleinerten Mineralfeststoffen oder ähnlichen teilchenförmigen Stoffen gerichtet,- die in Aufschlämmungsform vorliegen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei denen diese Stoffe durch Wasser in einen fließfähigen Zustand übergeführt werden und eine pumpfähige Aufschlämmung gebildet wird, die sich aus einem Lagerbehälter entfernen läßt.

Die Aufgabe der Erfindung ist ganz allgemein darin zu sehen, 009848/1347*

ein Verfahren mid eine Vorrichtung zur Lagerung und zum überführen in einen fließfähigen Zustand von zerkleinerten Mineralfeststoffen und ähnlichen teilchenförmigen Stoffen zu schaffen. Das Verfahren und die Vorrichtung sollen ermöglichen, verhältnismäßig kompakte oder festgelagerte Massen zerkleinerter Mineralfeststoffe durch Wasser in einen fließfähigen, d.h. breiartigen Zustand überzuführen, in welchem diese breiigen, pulpenartigen Peststoffe in der Form einer Aufschlämmung gepumpt werden können. Das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung sollen insbesondere auf Schiffe anwendbar, jedoch in gleicher Weise auch für an Land befindliche Anlagen verwendbar sein. Sie sollen in Anlagen für den Transport, die Lagerung und die Verschiffung von Mineralfeststoffen und insbesondere in Anlagen verwendbar sein, mit denen Mineralfeststoffe als Aufschlämmung von einer an Land befindlichen Anlage in den Laderaum eines Schiffes gepumpt und in diesem zum Absetzen zu einer verhältnismäßig festen und dichten Masse gebracht werden, wonach der sich über der Masse ansammelnde Wasseranteil abgezogen wird. Am Bestimmungsort soll die festgelagerte Masse von Mineralfeststoffen mit Wasser entsprechend dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung in einen breiartigen, fließfähigen Zustand übergeführt und dann als Aufschlämmung zu einer an Land befindlichen An'lage gepumpt werden können. Die abgesetzte, verdichtete Masse soll am Bestimmungsort in einer solchen Weise aufgeschlämmt und aus dem Behälter entfernt werden können, daß die frisch aufgeschlämmten Stoffe unmittelbar aus dem Lagerbehälter entnommen werden können. Dabei soll das Verhältnis von

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Feststoffen zu Flüssigkeit in der erhaltenen Aufschlämmung auf einen Optimalwert für die Handhabung der Aufschlämmung gebracht werden. Das Verfahren und die Vorrichtung sollen sich insbesondere für Schiffe eignen» die entweder entsprechend umgebaut sind oder als Mehrzweck-Frachtschiffe wie z.B.. als Transporter für Erzaufschlämmungen und als Tanker gebaut werden. Die Erfindung soll weiterhin ein Aufschlämmungssystem für die Verschiffung von Erzen angeben ₉ das unabhängig ist von herkömmlichen Hafenanlagen. Schließlieh sollen sich das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung durch hohe Wirtschaftlichkeit auszeichnen und bei verhältnismäßig niedrigen Anlagekosten erweiterungsfähig sein.

Das vorgeschlagene Verfahren zur Lagerung und zum Transport von zerkleinerten Mineralfeststoffen und ähnlichen teilchenförmigen Stoffen, insbesondere Mineralerzen, und insbesondere zum überführen der in einem Behälter mit einer Bodenwand gelagerten Feststoffe in einen fließfähigen Zustand ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffe fortschreitend aufgebrochen und in einem unmittelbar oberhalb der Bodenwand liegenden Bereich durch Wasser in einen fließfähigen Zustand übergeführt werden, indem in diesem Bereich Wasserstrahlen zur Einwirkung auf die Feststoffmasse, gebracht werden und dieser Bereich durch Richtungsänderung der Wasserstrahlen über die ganze Fläche der Bodenwand verlagert und gleichzeitig die dabei gebildete Aufschlämmung aus der Aufschlämmungszone entfernt wird.

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Die erfindungsgemaße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch wenigstens eine durch die Bodenwand mit dem Innenraum des Behälters in Verbindung stehende Senkgrube, eine in dem Behälter in der Nähe der Bodenwand befindliche und zur Fortschreitenden überführung zerkleinerter Feststoffe in einem unmittelbar oberhalb der Bodenwand liegenden Bereich in einen fließfähigen Zustand dienende Aufschlämmungsvorrichtung, die wenigstens eine zur Abgabe eines Wasserstrahls in diesen Bereich oberhalb der Bodenwand dienende Düse aufweist, und durch eine zur Lagerung und zur Verstellung ,der Düse dienende Vorrichtung, vermittels welcher die Düse fortschreitend neu ausrichtbar und der Wasserstrahl über im wesentlichen den ganzen Einwirkungsbereich des Wasserstrahls abgebbar ist.

Wie aus der nachstehenden Beschreibung im einzelnen ersichtlich, dienen das Verfahren und die Vorrichtung der Erfindung zur Ausbildung einer Aufschlämmung, zur Entwässerung, erneuten Suspendierung und Dispersionsbildung von festen teilchenförmigen Stoffen in einer Flüssigkeit, normalerweise Wasser. Die Feststoffe können aus jedem beliebigen teilchenförmigen Stoff bestehen, dessen Beschaffenheit ähnlieh ist der von Mineralerzen, während die Flüssigkeit aus Frischwasser, Seewasser, einer Sole oder sogar aus einer nicht wässrigen Flüssigkeit bestehen kann. Zur Beschreibung der Erfindung wird ein Ausführungsbeispiel gewählt, bei dem Eisenerζfiltrat (Magnetit) oder Eisenerzkonzentrate in einem aus Wasser und Feststoffen bestehenden System in eine Aufschlämmung übergeführt, gespei-

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chert und transportiert werden. Derartige Eisenerzfiltrate oder -konzentrate können verschiedene Formen annehmen, wie sie sich aus der Erzaufbereitung ergeben, wie z.B. hochkonzentrierte Filterkuchen. Der hier verwendete Ausdruck Mineralfeststoffe soll Roherze, aufbereitete und zerkleinerte Erze und alle ähnlichen teilchenförmigen Stoffe und Erzprodukte umfassen, die in eine pumpfähige Aufschlämmung übergeführt werden können.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf ein Schiff müssen die Mineralfeststoffe für die überführung in die Aufschlämmung in geeigneter Weise aufbereitet sein, indem sie beispielsweise vermittels bekannter Verfahren so weit zerkleinert sind, daß sie in einer geeigneten Flüssigkeit wie beispielsweise Wasser dispergiert werden können und eine Aufschlämmungssuspension erhalten wird. Ausreichend viel Wasser wird mit den Mineralfeststoffen gemischt oder durch Bewegung vermengt, so daß eine Aufschlämmung pumpfähiger Konsistenz erhalten wird, die dann durch Rohrleitungen in die wasserdichten Laderäume des Schiffes gepumpt wird. In diesen wird die Aufschlämmung zum Absetzen gebracht, wobei ein oberer Anteil oder eine obere Schicht gebildet wird, die überwiegend aus klarem Wasser besteht, welches die Schichten oder Anteile des abgesetzten Feststoffes von einer höheren Feststoffkonzentration als die Aufschlämmung bedeckt. Nach dem "Absitzenlassen" wird das Wasser abgezogen, so daß jeder Laderaum eine im wesentlichen nicht verrutschbare Ladung aus Mineralfeststoffen enthält, die in dieser Form zum Bestimmungsort transportiert werden. In manchen Fällen kann

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es sogar möglich sein, die Ladung in trockener Form in das. Schiff einzubringen. Jedoch auch in diesem Fall müssen die Mineralfeststoffe in geeigneter Weise für die Ausbildung einer Aufschlämmung aufbereitet sein, wobei jedoch die Zugabe von Wasser und die Ausbildung einer Aufschlämmung, sowie das Abziehen des überschüssigen Wassers nicht erforderlieh ist. Während des Transports zum Bestimmungsort wird der Inhalt der Laderäume durch das Zusammenwirken von Schiffsbewegungen auf See und der durch die Schiffsmaschinen hervorgerufenen Erschütterungen oder Schwingungen verdichtet, so daß eine Masse entsteht, die einen erheblichen hydrostatischen Druck besitzt. Dadurch werden Hohlräume in der Masse beseitigt und das in dieser enthaltene Wasser ausgedrückt, so daß die Feststoffe eine Dichte von etwa 90 % oder mehr Feststoffen annehmen, d.h. eine sehr harte Feststoffmasse gebildet wird.

Das Schiff weist eine geeignete Vorrichtung zur Wiederausbildung einer Aufschlämmung und zum sofortigen Abpumpen der frisch gebildeten Aufschlämmung durch ein geeignetes Rohrleitungssystem auf. Diese Vorrichtung weist mehrere unterhalb der inneren Bodenwand jedes Laderaums angeordnete Senkgruben auf, die durch einen offenen Gitterrost oder ein Gitterwerk abgedeckt sind, welches nicht in eine Aufschlämmung übergeführte zusammenfallende Feststoffe oder Feststoffklumpen an einem Eindringen in die Senkgruben und einem Verstopfen der Auslaßleitungen hindert. Die untere Wand jeder Senkgrube weist ein Auslaßrohr für Aufschlämmung auf, das mit einer zur Entladung

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dienenden Pumpe verbunden ist, die beispielsweise eine Kreiselpumpe sein kann. Zwischen Rohrleitung und Pumpe kann ein Bufferoder Beruhigungsbehälter vorgesehen sein, welcher dazu dient, das abgegebene Aufschlämmungsvolumen auf einen für die Pumpe geeigneten gleichbleibenden Wert zu. bringen oder das benötigte Wasser zuzuführen. Ein zylindrischer Kopf ist um eine allgemein senkrecht ausgerichtete Achse drehbar gelagert und trägt eine Düse zur Ausbildung eines Wasserstrahls hoher Geschwindigkeit in einem unmittelbar oberhalb der Bodenwand und oberhalb des Rostes liegenden Aufschlämmungsbereich. Der Kopf ist so ausgebildet, daß die Düse verdeckt ist und der Kopf eine zylindrische Außenfläche aufweist, so daß der Kopf bei seiner Drehung nicht durch die umgebenden Feststoffe behindert wird.

Ein geeigneter Motor dreht den Kopf in einer solchen Weise, daß der von der Düse mit hoher Geschwindigkeit abgegebene Flüssii keitsstrahl langsam verlagert und in Berührung mit benachbarten Feststoffen gebracht wird, diese durch die Schneidwirkung des aufprallenden Strahls dispergiert und dabei die Feststoffe aufbricht, zerlegt und in eine Aufschlämmung oder aufschlämmungsartig in eine Suspension überführt. Gleichzeitig bewegt sich der Wasserstrahl von frisch getroffenen Feststoffen und frisch ausgebildeter Aufschlämmung weg zu einer benachbarten Stelle, wobei die frisch ausgebildete Aufschlämmung gleichzeitig abgezogen wird, indem sie unter dem Einfluß der Schwerkraft so schnell wie möglich von ihrem Entstehungspunkt wegfließt. Auf diese Weise entsteht in der Aufschlämmungszone kein stehendes

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Wasser oder eine stehende Aufschlämmung, und zwischen den durch den Wasserstrahl getroffenen Feststoffen und der Düse wird ein im wesentlichen freier Raum aufrecht erhalten. Dadurch werden die mit einer Überflutung verbundenen Energieverluste vermieden, die sich daraus ergeben, daß der Wasserstrahl nicht auf anstehende Feststoffe, sondern auf Aufschlämmung oder stehendes Wasser auftrifft. Die Düse dreht sich fortlaufend und führt einen Wasserstrahl zu, der unter Ausbildung von Aufschlämmung allmählich nach außen dringt, bis er eine ausreichend große Menge der verdichteten Erzmasse unterscbnitten hat, so daß diese in sich zusammenfällt, und anschließend in der Form einer Aufschlämmung bis zur völligen Leerung des Laderaums entfernt werden kann. Für eine an Land befindliche Anlage wird die gleiche Anordnung verwendet. Eine derartige Landanlage weist Lagermöglichkeiten an der Be- oder Entladungsstelle für die Schiffe auf, die für die schnelle Be- und Entladung eingesetzt werden können. Diese Anlagen sind mit den entsprechenden Einrichtungen versehen, um auch vor der Küste liegende Schiffe zu be- und entladen oder die Ladung einem Hüttenwerk oder einer Rohrleitung für die Aufschlämmung zuzuführen. Außerdem eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einbau in Beruhigungsbehälter, wie sie z.B. in Rohrleitungen für Aufschlämmung verwendet werden. Bei derartigen Anwendungen werden Stoffe, die sich beispielsweise bei einer Förderungsunterbrechung absetzen, sofort wieder in eine Aufschlämmung übergeführt, so daß das System sofort wieder betriebsbereit ist.

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Da die aufbereiteten Erze entsprechend der Erfindung in Aufschlämmungsform transportiert werden, wird der Seetransport von Erzen auch von kleineren oder entfernt liegenden' Lagerstätten aus wirtschaftlich. Als weiterer Vorteil ergibt sich, daß keine Investitionen für Hafenanlagen erforderlich sind, da das System für den Transport der Aufschlämmung das Anlegen des Schiffes an einer von der Küste entfernten Stelle (offshore-Station) in gleicher Weise wie für die der großen Tankerschiffe, die sogenannten Supertanker, gestattet.

Die einzelnen Merkmale, sowie die Vorteile der Erfindung werden anhand der nachstehenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausfühfungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert.

Pig. 1 ist ein schematischer Arbeitsplan und zeigt den Arbeitsgang bei der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 2 ist ein bruchstückhafter Aufrißquerschnitt in Längsrichtung durch ein entsprechend der Erfindung gebautes Schiff.

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf einen Laderaum des erfindungsgemäßen Schiffes bei zurückgezogenen Lukendeckeln, und zeigt das Innere des Laderaums.

Fig. 4 ist ein Aufrißquerschnitt quer zur Schiffslängsrichtung durch einen Schiffsladeraum, entlang der Linie i»-4 der Fig. 3.

Fig. 5 ist eine Draufsicht auf eine Entladevorrichtung nach

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der Erfindung, und zeigt deren Einzelheiten.

Fig. 6 ist ein Querschnitt entlang der Linie 6-6 der Fig. 5· Fig. 7 ist ein Querschnitt entlang der Linie 7~7 der Fig. 5·

Fig. 8 ist ein schematischer Verrohrungsplan in Draufsicht für den in den Figuren 2-7 dargestellten Laderaum.

Fig. 9 ist ein Aufrißausschnitt des Spülsystems für die in Fig. 5 dargestellte Senkgrube.

Fig.Io ist eine Draufsicht auf das Spülsystem der Fig. 9·

Fig.11 ist eine schaubildliche Darstellung des erfindungsgemäß ausgebildeten Schiffes₃ das an einer von der Küste entfernten Stelle vor Anker liegt und mit einer geeigneten Pumpstation zur Be- oder Entladung verbunden ist.

Fig.12 ist eine isometrische Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform einer Senkgruben-Entladungsvorrichtung nach der Erfindung.

Fig.13 ist ein Aufrißquerschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer nach der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung zum überführen von Feststoffen in einen fließfähigen Zustand.

Fig. I¹I ist eine Draufsicht entlang der Linie I¹I-I¹I der Fig. 13.

Fig.15 ist ein Querschnitt entlang der Linie 15-15 der Fig. 14.

Fig.l6 ist ein Querschnitt entlang der Linie l6-l6 der Fig. 15.

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Fig. 17 ist eine Draufsicht auf eine aus. Senkgrube und

Spüldüsen bestehende Anordniunig;» allgemein entlang , der Linie 17-17 äer Fig. 13.
Fig. 18 ist ein Querschnitt entlang der Linie I8-I8 der

Fig. 17.
Fig. 19 ist ein Querschnitt durch den Kopf der In Fig.

dargestellten Vorrichtung, entlang der Linie If-IS

der Fig* 13·
Fig. 2o ist ein Querschnitt entlang der Linie 2o-2o der

Fig. 19.
Fig. 21 ist ein Querschnitt durch eine entsprechend der Erfindung ausgeführte Spüldüse, entlang der Linie 21-21 der Fig. 17.

Fig. 22 ist eine endseitige Ansicht einer Spüldüse, entlang der Linie 22-22 der Fig. 21. Fig. 23 ist eine Draufsicht auf eine an Land befindliche

Anlage entsprechend der Erfindung. Fig. 24 ist ein Querschnitt entlang der Linie 24-24 der

Fig. 23.
Fig. 25 ist ein Querschnitt entlang der Linie 25-25 der

Fig. 24.
Fig. 26 ist eine Draufsicht auf eine an Land befindliche Anlage in kreisförmiger Ausführung entsprechend

der Erfindung.
Fig. 27 ist ein Querschnitt entlang der Linie 27-27 der Fig. 26. :

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in Mg* 1 ist ein sehematiseher Arbeitsplan dargestellt, welcher den allgemeinen Arbeitsgang entsprechend der Erfindung beim Transport von Mineralfeststoffen wie z.B. Eisenerzfiltraten in der Form einer Aufschlämmung vermittels eines Schiffes darstellt. In Arbeitsschritt 11 werden die Mineralfeststoffe durch geeignete Verfahren aufbereitet, vermittels welcher sie zerkleinert oder in eine zur Ausbildung einer Aufschlämmung geeignete Größe gebracht werden. Für Magneteisensteinkonzentrat (Magnetit) ist eine Korngrößenverteilung von etwa 75 % kleiner als 44 μ (325 mesh/ ausreichend. Selbstverständlich lassen sich auch viele andere Korngrößenbereiche in Aufschlämmungen überführen, und die Erfindung ist gleichermaßen auch auf diese Bereiche anwendbar. In Verfahrensschritt 12 wird eine geeignete Wassermenge zugeführt und mit den Mineralfeststoffen zu einer pumpfähigen Aufschlämmung mit einem hohen Feststoffgehalt .vermengt. Die Wassermenge wird auf einen Wert begrenzt, so daß später nur eine geringstmögliche Wassermenge abgezogen werden muß. Es hat sich gezeigt, daß für ein aus Wasser und Magnetit bestehendes System ein Feststoffgehalt von etwa 75 % oder etwas weniger Feststoffen gute Ergebnisse liefert, und daß auch ein Feststoffgehalt von bis zu 80 % verwendet werden kann. Oberhalb 80 % wird die Fließfähigkeit des erhaltenen Gemisches unzureichend und ab etwa "90 % Feststoffe verhält sich die Mischung aus Wasser und Magnetit wie ein Feststoff.

In Verfahrensschritt 13 wird die Aufschlämmung durch geeignete Rohrleitung in den Laderaum eines Schiffes gepumpt.

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Diese Rohrleitungen können aus biegsamen oder halbbiegsamen Rohr- oder Schlauchleitungen bestehen, die offen über das Gelände hinweggeführt oder unter Wasser zu einer von der Küste entfernten Stelle, einer sogenannten Offshore-Pumpstation geführt sind. Im Laderaum des Schiffes setzt sich die Aufschlämmung ab (Verfahrensschritt 14), wobei sich ein Anteil oder eine Schicht von überschüssigem Wasser ergibt, die einen in der Form eines Sedimentes abgelagerten oder stärker konzentrierten Anteil von Peststoffen überlagert. Die Wasserschicht wird in Arbeitsschritt 15 abgezogen, indem sie beispielsweise von oberhalb des abgesetzten Peststoffanteils abgepumpt wird. Bei bestimmten Anlagen, die für eine Trockenbeladung ausgelegt sind (Verfahrensschritt 16), werden die zerkleinerten Mineralfeststoff e unmittelbar in den Laderaum gepumpt. In manchen Fällen ist es wünschenswert, das Beladen, Absetzenlassen und Abziehen von Wasser abwechselnd zwischen verschiedenen Laderäumen oder nacheinander in ein und. demselben Laderaum vorzunehmen, wobei das abgezogene Wasser entfernt und die Trimmung, sowie die Ladungsverteilung des Schiffes genau bestimmt werden kann. Außerdem gestattet eine derartige zyklische Arbeitsweise mit schrittweiser Beladung ein Beladen des Schiffes ohne das Auftreten hoher Scherkräfte im Schiffsrumpf und den Aufbauten.

Nach dem Beladen und dem Abziehen des Wassers oder nach einem trockenen Beladen nehmen die abgesetzten Feststoffe die Form einer sich im wesentlichen nicht verlagernden Ladung an, die dann (in Arbeitsschritt 18) zum Bestimmungsort transportiert

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wird. Während der Schiffsreise führen die durch die SchifSämaschinen erzeugten Erschütterungen und die Bewegungen des Schiffes in der See in Verbindung mit dem durch die Schwerkraft" hervorgerufenen hydrostatischen Druck zu einem Absetzen der Peststoffe zu einer dichten, kuchenartigen Masse, die sehr fest und nur schwer wieder in eine Aufschlämmung überführbar ist.

Am Bestimmungsort werden diese abgesetzten, verdichteten Peststoffe (in Arbeitsschritt 19) wieder in eine Aufschlämmung pumpfähiger Konsistenz übergeführt, indem Wasserstrahlen oder -ströme hohen Drucks am Boden der Last und unmittelbar oberhalb der inneren Bodenwand zum Aufprall auf die untersten Abschnitte der Last gebracht werden. Jeder Wasserstrahl prallt auf einen Abschnitt der verfestigten Peststoffe auf, wobei er diese verteilt und aufbricht und in einer Aufschlämmung in Wasser suspendiert. Der Strahl wird langsam zu benachbarten Abschnitten des verdichteten Stoffes hin verlagert, indem er beispielsweise durch Drehen von dem Aufprallbereich zu einem benachbarten Bereich geschwenkt wird. Die zurückbleibende, frisch ausgebildete Aufschlämmung wird gleichzeitig (in Arbeitsschritt 2o) entfernt, indem sie zur Senkgrube oder zu einer benachbarten Senkgrube fließt, wodurch die Ausbildung von stehendem Wasser oder einer stehenden Aufschlämmung vermieden wird. Auf diese Weise ist die Schneidwirkung des wandernden Wasserstrahls bei seinem Auftreffen auf die verfestigten Peststoffe unvermindert, da er einen freien und unbehinderten Strahlweg vorfindet. Die vorgenannten Arbeitsgänge werden so

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lange fortgesetzt und die Feststoffe über einen ständig großer werdenden Bereich untersehnitten und im der Form einer Aufsehlämmung abgeführt, bis die darüber befindlichem Feststoffe in sich zusammenfallen, ebenfalls nacheinander entfernt werden, un.di der Laderaum geleert ist.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Fähigkeit, innerhalb des Einwirkungsbereiches des Druckwasserstrahls hoher Energie zunehmend größer werdende Bogenbereiche von Feststoffen unterschneiden zu können. Bei einem Wasserdruck von 21 at erstreckt sich der wirksame Einflußbereich des Masserstrahls über etwa 4,5 bis 6 Meter. Wenn die Wasserstrahlen von Mittelpunkten ausgehen, die angenähert 9 Meter voneinander entfernt und etwa 3 bis 4,5 Meter von senkrechten Schottwänden entfernt sind, läßt sich eine gesamte unterste Schicht verfestigter Feststoffe wegschneiden, in eine Aufschlämmung überführen und falls notwendig abziehen, so daß die darüber befindlichen Stoffe nach unten zusammenfallen müssen und keine Brücke ausbilden können. Bei Verwendung höherer Wasserdrücke ist der wirksame Einflußbereich des Wasserstrahls größer. Die Schottwände sind vorzugsweise im wesentlichen senkrecht, so daß die verdichtete Masse nach der Unterschneidung einen unzulänglichen Halt findet, nach unten fällt, fortschreitend entfernt' und (in Arbeitsschritt 21) zur Küste gepumpt werden kann, bis der Laderaum völlig geleert ist.

Es hat sich weiterhin gezeigt, daß durch Veränderung der 00984 87 1347

Dreh geschwindigkeit nand säes veirweaiöeteii Druckes der Prozentge-Ihalt der in der AufscMJtemamg eaattoalteaen Feststoffe über einen gr&ßeren Beareicia gesteuert weardeaa 3csnii. Daher wird die Dichte der AüifselaläifflEäamg {Im .Arfeeltsseteitt 23) überwacht und dazu verwendet ₃ den la iLrlaeitssclipItt 2H ausgeübten Druck zu steuern. Diese Werte rand weitere InfonBationen werden in Arbeitsschritt 25 zur Steuerung der Wanderungsgeseiiwindigkeit des Wasserstrahls verwendet. Ganz allgemein niinmt die. Feststoff dichte mit steigendem Druck zu.

Obwohl sich der vorstehend beschriebene Arbeitsgang besonders gut für den Schiffstransport eignet, läßt er sich sofort auch für viele an Land befindliche Anlagen verwenden. Beispielsweise eignet sich die Erfindung besonders gut für Speicheranlagen für die vorübergehende Speicherung von Aufschlämmungsmaterial wie z.B. für die Beschickungsvorrichtungen von Hüttenwerken. Bei Beruhigungsbehältern, die in Rohrleitungssystemen für Aufschlämmungen angeordnet sind, besteht oft die Neigung, daß sie nicht mehr betriebsbereit sind, da sie nicht in der Lage sind, abgesetzte Aufschlämmung, die sich aus einer vorübergehenden Unterbrechung des Durchflusses in den Rohrleitungen ergibt, wieder in Suspension zu bringen. Auch bei diesen Anwendungen wird der vorstehend beschriebene Arbeitsgang verwendet, mit Ausnahme des Arbeitsschrittes 18, welcher sich auf den Trans- ' port der Last bezieht.

In den Figuren 2-9 ist eine geeignete Transportvorrichtung zur Durchführung der Erfindung dargestellt und besteht aus

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einem Schiff 3o mit mehreren wasserdichten Laderäumen, die durch Querschotte 31» Längsschotte 33, 35 und eine innere Bodenwand gebildet werden. Verteilerleitungen 39 für die Aufschlämmung sind mit geeigneten Ventilen 4la bis 4ld versehen, welche dazu dienen, die von einem Einlaß-/Auslaßrohr 43 zugeführte oder an dieses abgegebene Aufschlämmung wahlweise verschiedenen Laderäumen zuzuführen. Eine Wasserleitung 45 und eine Pumpe 47 dienen zum Entfernen von Wasser von der abgesetzten Aufschlämmung. Das Schiff kann an einer geeigneten Offshore-Pumpstation 49 (die in Fig. 9 dargestellt ist) vor Anker gehen, welche vermittels einer unterhalb der Wasseroberfläche befindlichen Rohrleitung 51 beschickt wird, die mit dem Einlaß-/Auslaßrohr 43 verbunden ist, so daß die in Häfen normalerweise zur Verfügung stehenden herkömmlichen Be- und Entladeanlagen nicht erforderlich sind. Das Schiff läßt sich jedoch selbstverständlich auch an herkömmlichen Hafenanlagen be- und entladen, wobei sich gleichfalls die vielen Vorteile der Erfindung ergeben, welche auf der Geschwindigkeit und dem hohen Leistungsvermögen des hier beschriebenen Aufschlämmungs-Be- und Entladesystems beruhen .

Es hat sich gezeigt, daß on Laderaum mit einer verhältnismäßig ebenen Bodenwand zum überführen der Feststoffe in einen fließfähigen Zustand besser geeignet ist als ein Laderaum, dessen Bodenwand aus geneigten Flächen besteht. Daher ist die Bodenwand 37 vorzugsweise verhältnismäßig eben oder weist nur eine geringe Neigung in Richtung einer Abgabe-Senkgrube auf,

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wobei diese Neigung jedoch nur so stark sein soll, daß das Abfliessen der gebildeten Aufschlämmung zu einer Senkgrube begünstigt wird. Aus den gleichen Gründen sind die Längs- und Querschotte des Schiffes vorzugsweise nahezu senkrecht angeordnet, da die innerhalb des Laderaums verdichtete oder festgelagerte Masse keinen Schüttwinkel aufweist und eine Böschung von 90° bilden oder einen Bogen über einen darunter befindlichen Hohlraum ausbilden kann. Unter diesen Umständen wirkt jede Neigung und insbesondere eine solche unter etwa 75° in der Form eines zusätzlichen Auflagers für die Feststoffe und behindert einen einwandfreien Betrieb. Die vorliegenden Zeichnungen wurden aus einem tatsächlichen versuchsweisen Umbau des Schiffes Oread (früher unter dem Namen A.D. Christensen) entwickelt, bei dem die Kosten für den Umbau der Längsschotte zu einer stärkeren senkrechten Neigung für nicht vertretbar gehalten wurden. Bei einem Neubau werden jedoch die Längsschotte vorzugsweise in senkrechter Richtung oder so nahe wie möglich in senkrechter Richtung angeordnet, wie aus technischen'Gesichtspunkten für den Tankerbau oder den Bau eines Transporters für Erzaufsehlämmungen vertretbar ist.

Jeder Laderaum weist wenigstens eine Senkgrube 61 und vorzugsweise mehrere Senkgruben 63, 65, 67 auf, die jeweils von gleicher Konstruktion sind und Seitenwände 69, sowie Endwände 71 aufweisen, die an ihrem Umfang an einer öffnung 73 in der inneren Bodenwand miteinander verbunden sind und nach unten hin zu einer Bodenwand 75 konvergieren, in welcher sich eine mittige öffnung 77 befindet, an die eine Rohrleitung 79 von

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kreisförmigem Querschnitt angeschweißt ist;, öle an ihrem unteren Ende einen Flansch 81 trägt.

Die Öffnung in der inneren Bodenbrand wird durch einen,geeigneten Gitterrost 83 abgedeckt, der Leisten 85 aufweist * welche auf den Oberflächen der Seitenwände 69 aufliegen· Die öffnungen dieses Rostes sind ausreichend groß bemessen, so daß die auf geschlämmten Stoffe durch den Rost hindurch in die Senkgrube gelangen können» um von dieser abgeführt zu werden. Der Rost verhindert, daß große Klumpen in die Senkgrube eindringen und diese verstopfen können. Zu diesem Zweck kann der Rost von beliebiger Konstruktion sein. Bei einer für eine allgemein rechteckige Öffnung geeigneten Ausführungsform werden diagonale Streben 87, 88 verwendet, die mit einem allgemein zylindrischen mittleren Abschnitt 89 verschweißt sind, der sich in der Mitte oberhalb der Öffnung 77 in der Bodenwand der Senkgrube befindet. Mit dem mittleren Abschnitt 89 oder mit diagonal verlaufenden Streben sind mehrere in gleichen gegenseitigen Abständen angeordnete Stäbe 91 verbunden und bilden Schlitze 93» die vorzugsweise etwa 5 cm breit sind und sich von der Senkgrube weg erweitern, so daß die frisch ausgebildete Aufschlämmung, welche entlang der inneren Bodenwand zur Senkgrube hin fließt, ungehindert in die Senkgrube gelangen kann, jedoch Klumpen, die größer sind als der Abstand der Gitterelemente, oberhalb des Rostes zurückgehalten und durch den nächsten Durchgang des Wasserstrahls verteilt werden.

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Jede Senkgrube weist einen Aufsehlämmungs-Auslaßstutzen auf, der durch die Bodenwand Mndurehgeführt und nach unten durch einen Schieber 96 mit einer Aufschläamungspumpe 97 verbunden i3t₉ welche sich in den Seitentanks befindet / normalerweise jedoch auch in einem Pumpenraum 98 des Schiffes angeordnet sein kann, beispielsweise in dem unmittelbar vor dem Maschinenraum befindlichen Pumpenraum (Fig. 2). Die Auslaßseite der Aufschlämmungspumpe ist mit dem Auslaßrohr 43 verbunden. Wie die Darstellung zeigt, ist die Einlaßseite der Pumpe unmittelbar mit den Aufschlämmungs-Auslaßstutzen 95 der entsprechenden Senkgruben verbunden.

Im allgemeinen kann es schwierig sein, eine in einer Zeiteinheit gleichförmige Ausflußmenge von der Senkgrube zu erhalten, wenn die Senkgrube möglichst von Aufschlämmung freigehalten werden soll. Außerdem bringt eine Zunahme des Zuflusses von der Senkgrube Schwierigkeiten für den Betrieb der Pumpe mit sich, da diese einen festgelegten Durchsatz aufweist und der Peststoffgehalt bei der überführung in den fließfähigen Zustand nicht gleichförmig ist. Aus diesen Gründen ist es wünschenswert, im Auslaßkreis eine bestimmte Verweilzeit und ein bestimmtes Volumen zur Verfügung zu halen^ vermittels welcher der Durchfluß und der Feststoffgehalt stabilisiert werden können. ' .

Zu diesem Zweck kann im Kielraum oder den unteren Seitentanks ein Buffer- oder Beruhigungsbehälter loo vorgesehen sein, der einen Einlaß aufweist, durch den unter Schwerkraft zuströ-

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mende Aufschlämmung in den Behälter gelangen kann. Der Beruhigungsbehälter loo ist geschlossen, mit Ausnahme eines Steigrohrs looa, das zur Entlüftung dient und bis zum oberen Schiffsdeck geführt ist, und eines mit der Aufschlämmungspumpe verbundenen Auslasses. Eine Rohrleitung kann zusätzlich mit; dem Wassersystem des Schiffes verbunden sein, durch welches zusätzliches Wasser zugeführt werden kann, um in den Auslaßleitungen eine imiwesentlichen. gleichförmige Durchflußgeschwindigkeit zu erhalten und ein Absetzen von Aufschlämmung und die sich daraus ergebende Verstopfung der Rohrleitungen zu verhindern. Der Einlaß für Zusatzwasser kann vermittels einer geeigneten Pegelstands-Meßvorrichtung gesteuert werden, die sich innerhalb des Beruhigungsbehälters befindet.

Wie Fig. 8 zeigt j kann von der Aufschlämmungs-Auslaßleitung zu der Niederdruck-Wässerversorgung des Schiffes eine Parallelverbindung vorgesehen sein, die aus einer Rohrleitung lol und geeigneten Ventilen Io2a bis Io2f besteht, welche zum Spülen des Aufschlämmungssystems dienen.

In den Figuren 6 und 7 ist in Einzelheiten die zur Ausbildung eines wandernden Wasserstrahls hoher Energie unmittelbar oberhalb des Gitterrostes dienende Vorrichtung dargestellt. Zu diesem Zweck ist eine Hohlwelle Io3 vorgesehen, die an ihrem unteren Ende in ein Dreh-Anschlußstück Io5 mündet und in diesem drehbar gelagert ist. Das Anschlußstück Io5 ist teilweise fest angeordnet, dient zur Abdichtung mit einer Druckwasser-Kupplung Io7 und gestattet eine Drehung der Welle Io3. Die Kupplung Io7

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ist mit einer Druckwasserquelle I08 verbunden, welche einen Druck von etwa 17*5 bis 24,6 at entwickelt.

Das obere Ende der Welle Io3 ist durch eine Abdeckung Io9 von zylindrischer Formgebung verschlossen, so daß sich die Welle und-die Abdeckung frei drehen können und keine VorSprünge aufweisen, die in einen Eingriff mit den sie umgebenden Peststoffen kommen und durch diese abgebremst werden könnten. Die Dicke der Abdeckung ist so gewählt, daß sie innerhalb von öffnungen 111, 113 in ihrer Wand eine oder mehrere Düsen 117a, 117b aufnehmen und abdecken.kann, welche fest in die Wand der Welle Io3 eingeschraubt sind. Die WelleIo3 ist mit einer Manschette 118 verkeilt, welche durch Lager 119, 121 geführt ist, die in senkrechter Richtung zueinander ausgerichtet und in ein Gehäuse 123 eingesetzt sind, das seinerseits mit dem Flansch 81 verbunden ist, wobei sich die Welle nach oben durch die Senkgrube und durch den zylindrischen Abschnitt 89 des Gitterrostes hindurch erstreckt und in bezug auf die Manschette einstellbar ist. Die Höhe der Welle und der an dieser befindlichen Düsen ist so gewählt, daß diese in einer Höhe etwas oberhalb des Gitterrostes liegen und sich vorzugsweise bis zu etwa 15 cm oberhalb des Rostes befinden. Außerdem kann in der Wand der Welle in einer Höhe etwas oberhalb des Rostes eine weitere Düse 124 vorgesehen sein und dazu dienen, Klumpen oder andere, sich ansammelnde Stoffe auszuräumen. Zwischen dem oberen Lager und der Senkgrube ist eine geeignete Dichtung 125 vorgesehen und hält einen Abrieb bewirkende. Stoffe und Schwebestoffe zurück.

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Die Welle Io3 wird vermittels eines Bjdimtlikmotqrs. 121 des Verdrängertyps gedreht, dessen Abtriebswelle mit der Manschette und der Welle durch, ein geeignetes Getriebe verbunden ist, das aus einem mit der Antriebswelle des Motors verbundenen Sehneckenrad 129 und einem auf dem. Umfang der Manschette angeordneten' Zahnkranz 131 besteht. Der Hydraulikmotor 127 kannmLt einer geeigneten Welle einer unter Druck stehenden Flüssigkeit wie z.B. Hydrauliköl verbunden sein, wird jedoch vorzugsweise über eine Nebenstromleitung und ein Ventil durch die Druckwasserquelle Io8 betätigt. Die Welle kann nach oben oder nach unten verlagert werden, so daß sich eine optimale Einstellung für die Düsen ergibt.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich, werden die verschiedenen Senkgruben durch das Hochdruck-Zuleitungsrohr 133 und die Verteilerrohre 134a bis 134d durch geeignete Ventile 135a bis 135d beschickt, wobei die Verteilung des Druckwassers auf die verschiedenen Senkgruben wahlweise steuerbar ist. Wie Fig. 4 zeigt, führt jede Druckwasserleitung zu einer biegsamen Schlauchleitung 137, die mit dem Dreh-Anschlußstück Io5 verbunden ist, so daß die Höhe des die Düsen tragenden Kopfes veränderlich eingestellt werden kann.

Der Betrieb der vorstehend beschriebenen Vorrichtung erfolgt in.einer bestimmten Weise, um die bestmögliche Leistung zu erzielen. Dazu lassen sich ebenfalls verschiedene Anordnungen verwenden. So sind beispielsweise die Düsen normalerweise

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water 180° versetzt zueinander angeordnet und befinden sich vorzugsweise innerlhali) eines Be:reie2aes von etwa 3,8 bis 15 cm oberjhalh der inneren lodennand des Laderaums. Die Düsen sind angenähert parallel zur Oberfläche der inneren Bodenwand ausgerichtet _a so daß die Düse für eine flache Bodenwand unter einem rechten Winkel zur Welle angeordnet ist und eine Ebene durchläuft. Wenn die innere Bodenwand leicht geneigt ist, sollte die Düse unter einem kleinen Winkel nach oben geneigt sein, so daß sie bei der Drehung der Welle einen flachen Kegel beschreibt, wobei jedoch der von der Düse abgegebene Wasserstrahl in jedem Augenblick angenähert parallel zur inneren Bodenwand verläuft. Weitere Düsen können zum Ausräumen und zur besseren Ableitung der gebildeten Aufschlämmung vorgesehen sein, sind jedoch nicht unbedingt erforderlich. Derartige zusätzliche Düsen können in verschiedene Richtungen ausgerichtet sein.

Die Düsen 117 sind in einer Weise ausgebildet, daß sie einen eng gebündelten Wasserstrahl über eine beträchtliche Entfernung abgeben können und für einen Wasserdruck von 21 atü verwendbar sind. Die Wanderungsgeschwindigkeit der Düsen sollte weniger als etwa 6 ü/min betragen, und dürfte im allgemeinen zur Erzielung zufriedenstellender Ergebnisse zwischen 1/4 ü/min und 6 U/min liegen. Bei diesen Wanderungsgeschwindigkeiten wurden durch einen einzigen Kopf zwischen etwa 72o bis 795 dar Wasser pro Minute abgegeben, wobei gute Ergebnisse erhalten wurden. In diesem Arbeitsbereich und insbesondere bei 1 ü/min ergibt sich ein Wirkungsbereich von etwa 3 bis 4,5 m» und der Durch-

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messer des Wasserstrahls verbreitert sich ab einer Entfernung von etwa 1,27 cm. Bei dieser eingespritzten Wassermenge wird angenähert ein Raumteil abgesetzter Feststoffe durch einen von den Düsen zugeführten Raumteil Wasser zur Aufschlämmung gebracht, so daß sich eine Peststoffkonzentration von etwa 9o bis 7o Gew.% Peststoffe ergibt. In einem großen Bereich von etwa 560 bis 1135 dm'Wasser pro Minute wird eine Aufschlämmung von etwa 55 % bis 75 % Feststoffen ausgebildet, die für viele Zwecke ausreichend ist.

Obgleich jede Senkgrube und jede Düsenanordnung für sich getrennt betrieben werden kann, werden vorzugsweise alle Senkgruben innerhalb eines Laderaums gleichzeitig betrieben, so daß die Schneidwirkung und die Überführung in die Aufschlämmung in einer solchen Weise erfolgt, daß die ganze Fläche unterhalb der abgesetzten Aufschlämmung gleichzeitig unterschnitten und ausgeräumt wird.

Als Hilfsmittel für die Inbetriebnahme der einzelnen Senkgruben können zusätzliche Hochdruck-Spüldüsen geringer Leistung, an geeigneten Stellen innerhalb der Senkgrube vorgesehen sein. Wie aus den Figuren 9 und Io ersichtlich, bestehen diese Sjpüldüsen aus feststehenden Düsen 155» 156, die am Eingang des Auslaßstutzens 95 angeordnet sind, und aus Düsen 157, 158, die in der dargestellten Weise'an der Senkgrube selbst angeordnet sin'd. Außer den feststehenden Düsen 155, 156 sind auf jeder Seite der Senkgrube Verteilersammeirohre I60 bzw. 162 vorgesehen, die jeweils mehrere Durchbrechungen aufweisen, durch welche

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quer zu jedem Sananelrohr kleinere Wasserstrahlen abgegeben werden. Die Sammelrohre sind durch Anschlußstücke 164 miteinander verbunden, welche ein Drehen der Druckleitung 134 gestatten. Diese Drehung erfolgt vermittels eines Hebelarms 165 beispielsweise von Hand. Diese Spüldüsen liefern ein ausreichend großes Wasservolumen in geeigneter Verteilung, so daß bei Inbetriebnahme und bei der Endreinigung der Senkgruben das erforderliche Volumen zur Verfügung steht. Außerdem kann eine Wartungsplatte vorgesehen sein, welche ein Ausspülen oder Auskratzen von Stoffen gestattet, durch welche eine Düse von außen verstopft wird. Der besseren Übersichtlichkeit halber sind in den Zeichnungen die Wartungsplatte und die Spüldüsen in einigen Figuren nicht dargestellt.

Zur kontinuierlichen Messung des Peststoffgehalts der abgegebenen Aufschlämmung können innerhalb des Auslaßrohrs oder an einer anderen geeigneten Stelle innerhalb des zur Abgabe dienenden Rohrleitungssystems Fühlvorrichtungen 151 vorgesehen sein. Eine derartige Fühlvorrichtung kann beispielsweise aus einer Gammastrahlen-Meßvorrichtung in Verbindung mit einer geeigneten Ablesevorrichtung bestehen j deren Ausgangssignal die Drucksteuerung für das Druckwassersystem und die Düsen steuern kann. Zur Veränderung des Wasserdruckes und zur Aufrechterhaltung eines geeigneten Verhältnisses von etwa 65 % bis 75 % Feststoffen kann eine Rückkopplungsschleife vorgesehen sein. Die Düsengeschwindigkeit ist gleichfalls regelbar. Bei Verwendung einer umlaufenden Düse dient die Einstellmöglichkeit einerseits ·

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zur Erhöhung der Wanderungsgesiehwindigkeit des. Wasserstrahls, damit der Gitterrost bei der Inbetriebnahme und während des Beginns der Entleerung freigehalten wird, und andererseits zur Herabsetzung der Geschwindigkeit, damit? bei zunehmendem. Arbeitsbereich des Wasserstrahls die höhere fangentdalgeschwindigkeit desselben ausgeglichen und die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Wasserstrahls innerhalb des Bereiches maximaler Wirksamkeit gehalten wird.

In Fig. 12 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher die Höheneinstellung des Kopfes durch Fernsteuerung und kontinuierlich veränderlich einstellbar ist. Da das in Fig. 12 dargestellte Ausführungsbeispiel dem in den Figuren 2 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiel sehr ähnlich ist, sind die entsprechenden Teile jeweils mit denselben Bezugszeichen unter Hinzufügung eines Beistriches bezeichnet. So weist auch hier die innere Bodenwand 37' eine Senkgrube 61' und einen Gitterrost 83^! in ähnlicher Weise wie bei dem bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel auf. Die Senkgrube besteht aus geneigt angeordneten, konvergierenden Seitenwänden, die bis zu einer Bodenwand 75' geführt sind, welche mit einem Aufschlämmungs-Auslaßstutzen 95' verbunden ist, der vermittels eines geeigneten Schiebers 96' verschließbar ist. In der Mitte der Bodenwand befindet sich eine öffnung 77' mit einem geflanschten Halsabschnitt 81' zur Aufnahme einer Dichtung 125' und eines Gehäuses 123', wobei auch diese Anordnung der in Verbindung mit den Figuren 2 bis 8 beschriebenen entspricht.

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Ein geeigneter BydraulikmotQi' 127^f ist mit einer Welle Io3* verbunden, die durch Keilnuten oder vermittels eines Keils mit einer (nicht dargestellten) Manschette verbunden ist, welche in Lagern geführt und vermittels eines geeigneten Getriebes verstellbar ista so-daß die Welle linear durch die Manschette hindurchbewegt werden kann. Das untere Ende der Welle endet in einem Dreh-Ansehluföstüek lo5V₉ das durch ein Schenkelrohr l4l und eine biegsame Schlauchleitung 137' mit einer Druckwasser-Leitung 134* verbunden ist. Das Schenkelrohr 141 weist einen Vorsprung auf, mit dem der Arm 142 einer linearen Stellvorrichtung 143 verbunden ist, die beispielsweise aus einem hydraulischen Kolben 145 und einem Druckzylinder 147 besteht. Das andere Ende der Stellvorrichtung ist mit einem Rahmenteil 148 des Schiffes verbunden. Die Stellvorrichtung ist durch Rohrleitungen 149 und ein geeignetes (nicht dargestelltes) Umsteuerventil mit einer Quelle unter Druck stehender hydraulischer Flüssigkeit wie beispielsweise der Druckwasserquelle Io8 oder einer anderen geeigneten Quelle verbunden. Bei Betätigung übt die Stellvorrichtung eine nach oben oder nach unten gerichtete Kraft auf das Schenkelrohr aus, und bewegt dadurch die innerhalb der Manschette geführte Welle nach oben oder nach unten.

Im Bötrieb können die an dem oberen Ende der Welle befindlichen Düsen zunächst in eine unterste Stellung gebracht wer- ' den, in welcher sie zunächst die Peststoffe in der Senkgrube in eine Aufschlämmung überführen und damit die Senkgrube ausräumen. Dann wird die-Welle durch Betätigung der Stellvorrichtung

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nach oben geschoben und räumt dabei einen Weg frei, so daß sie noch weiter nach oben in eine oberhalb des Gitterrostes liegende Höhe gebracht werden kann, in welcher sie für die optimale Ausbildung einer Aufschlämmung eingestellt wird. Der mittlere Abschnitt 89' des Gitterrostes ist geneigt ausgebildet und bildet einen sich nach oben verbreiternden Kegel, durch den der oder die Wasserstrahlen abgelenkt werden, so daß ein Kanal ausgeräumt wird, in dem sich der Kopf bewegen kann. Sobald die Aufschlämmung abgegeben worden ist, wird der Kopf durch Umsteuerung der Stellvorrichtung abgesenkt, wobei der Wasserstrahl die noch zurückgebliebene Aufschlämmung und teilchenförmige Stoffe aus der Senkgrube ausspült.

In den Figuren 13 bis 22 ist eine wahlweise andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die durch intermittierenden Drehbetrieb gekennzeichnet ist und vermittels einer linearen Stellvorrichtung durch die Druckwasserquelle angetrieben wird. Auf diese Weise ist die Betätigung der Vorrichtung nur von einer einzigen Quelle von Druckwasser abhängig. Außerdem weist diese Ausfuhrungsform sich von selbst öffnende Düsen auf, die durch die Einwirkung von Druckwasser in die öffnungsstellung gebracht werden. Bei Verwendung selbstschließender Düsen werden Schwierigkeiten durch Verstopfen der Düsen auf ein Minimum herabgesetzt.

Wie aus den Figuren 13, 17 und 18 ersichtlich, steht eine Senkgrube 166 nach oben durch eine öffnung 167 in der inneren

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Bodenwand des Behälters mit dem Laderaum in Verbindung, Die Senkgrube weist eine Bodenwand 168 und Seiten- und Endwände 169» 17o auf, wobei die Bodenwand nach unten zu einer in der Endwand 17o ausgebildeten Auslaßöffnung 171 konvergiert. Die Auslaßöffnung weist ganz allgemein nach oben und zur Mitte der Senkgrube hin und ist über einen geeigneten Schieber 173 mit einer Auslaß-Rohrleitung 172 verbunden. Wie aus der Darstellung ersichtlich, ist der Innenraum der Senkgrube verhältnismäßig klein und hat eine solche Formgebung, daß das Ausspülen der Aufschlämmung in die Auslaßleitung begünstigt wird.

Die Senkgrube weist drei Spüldüsen 17²I, 175, 176 auf, die durch eine Rohrleitung 177 und ein Ventil 178 mit dem Druckwasser-Zuleitungsrohr 134 verbunden sind. Die eine Düse befindet sich unmittelbar oberhalb der Auslaßöffnung, während die anderen Düsen in der gegenüberliegenden Endwand angeordnet sind. Der Aufbau der Spüldüsen ist in Einzelheiten in den Figuren 21 und 22 dargestellt. Jede Spüldüse weist ein zylindrisches Gehäuse 179 auf, das eine Kammer mit einer verengten Öffnung an einem Ende bildet, durch welche ein mit einem innerhalb der Kammer befindlichen Kolbenkopf I8I verbundener Plungerkolben I80 durchgeführt ist. Der Kolbenkopf I8I wird durch eine geeignete Feder 182 gegen einen mechanischen Anschlag I83 beaufschlagt, wodurch die Düse in die in Fig. 21 dargestellte geschlossene Stellung gebracht wird. Wenn der Düse unter Druck stehendes Wasser zugeführt wird, drückt dieses auf den Kolbenkopf, drückt die Feder zusammen und drückt den Plungerkolben nach außen, wie in Fig. 21 "

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in gestrichelten Linien dargestellt ist. In dein Kopf befinden sich unter einem Winkel zu dem Plungerkolbei* seitlich nach außen durchgeführte Öffnungen l8fta, ±8iib» 184c. Wie Pig» 22 zeigt, sind die Düsenöffnungen 184 so" ausgerichtet» daß von jeder Spüldüse mehrere Wasserstrahlen nach außen hin divergieren* Wenn der Druck ausreichend weit verringert wird» zieht die Feder den Plungerkolben selbsttätig zurück und verschließt die Öffnungen.

Die in der inneren Bodenwand befindliche öffnung wird durch einen Gitterrost 185 abgedeckt, der in gleicher Weise wie der bereits beschriebene Gitterrost 83 ausgebildet sein kann. Anstelle der in gleichen gegenseitigen Abständen angeordneten Stäbe 91 können hier jedoch Stangen von einem Durchmesser von o,63 cm in einem gegenseitigen Mittenabstand von 3,8 bis 5 cm verwendet werden.

In den Figuren 13 bis 16 ist eine Ausführungsform einer zur Ausbildung eines wandernden Wasserstrahls dienenden Vorrichtung in Einzelheiten dargestellt, die in ihrem Aufbau allgemein der in Verbindung mit den Figuren 6 und 7 beschriebenen Ausführungsform entspricht. Diese Anordnung enthält eine Hohlwelle 2o3, deren unteres Ende drehbar in einem Dreh-Anschlußstück 2o5 gelagert ist, das zur Abdichtung mit der Druckwasser-Kupplung 2o7 dient, jedoch eine Drehung der Welle gestattet. Die Kupplung 2o7 ist mit einer Druckwasser-Zuleitung 2o8 verbunden, die einen Druck von etwa 17,5 bis 31_s6 at entwickelt. Das obere Ende der Welle 2o3 ist durch eine Endplatte 21o ver- ,

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schlossen, so daß sich die Meile frei drehen kann und keine Vorsprünge auf«eist ₃ die in einen Eingriff mit dem die Welle umgebenden Feststoff kommen könnten. Das obere Ende der Welle umschließt einen selbstschließenden Düsenkopf 218, der weiter unten ausführlicher beschrieben ist.

Die Welle 2o3 ist an ihrem unteren Ende durch Keilnuten oder eine Keilverbindung mit einer Manschette 2l8a verbunden, die durch ein Lager 219 geführt ist, das seinerseits in einem Gehäuse 223 gelagert ist, welches mit der unteren Seite der Bodenwand der Senkgrube 166 verbunden und in senkrechter Richtung mit einem oberen Lager 221 ausgerichtet ist, so daß die Welle in senkrechter Richtung nach oben durch die Senkgrube und durch eine in dem Gitterrost befindliche zylindrische Öffnung 224 geführt ist. Die Höhe der Welle und des dieser zugeordneten Düsenkopfes wird durch Schraubspindeln 3oo gesteuert und auf einen oberhalb des Rostes befindlichen Wert eingestellt, so daß sich die Hauptwasserdüse vorzugsweise etwa 15 cm oberhalb des Rostes befindet. Zwischen dem oberen Lager und der Senkgrube ist eine geeignete Dichtung 225 vorgesehen und dient dazu, Abrieb bewirkende Stoffe und Schwebestoffe zurückzuhalten.

Die Welle 2o3 wird vermittels einer linearen Stellvorrichtung 227 des Verdrängertyps gedreht, deren Abtriebswelle durch einen Antriebsarm 228 mit der Manschette 2l8a verbunden ist. Der Antriebsarm 228 ist vermittels eines Bügels 229 Jait einer Platte 2Jo verbunden, die frei drehbar um die Welle 2o3 auf einem Lager 231 gelagert ist. Ein Klinkenrad 232 ist mit .der Welle ver-

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bunden und steht in Eingriff mit einer an der Platte befindlichen Klaue 233, welche durch eine Blattfeder 234 in einen Eingriff mit dem Klinkenrad gebracht wird.

Der Aufbau der linearen Stellvorrichtung ist in dien Figuren 15 und 16 in Einzelheiten dargestellt. Sie besteht allgemein aus einem Gehäuse 241, das einen Kolben 242 umgibt_s welcher an seinem einen Ende eine Kolbenstange 243 trägt, die durch eine Stangenführung hindurch aus dem Gehäuse herausgeführt ist. Der Kolben wird durch eine Druckfeder 244 in eine Stellung beaufschlagt, in welcher die Kolbenstange zurückgezogen ist. Der Kolben 242 wird von einer dehnbaren Membran 245 aufgenommen, die eine solche Formgebung aufweist, daß sie sich in der Form einer Dichtung um einen Teil der Seitenwand des Kolbens herumzogt, wenn sich dieser in der oberen Stellung befindet. Lineare Stellvorrichtungen dieser Ausführung sind an sich bekannt und beispielsweise von der Firma Bellofram Corporation of Burlington, Massachusetts, V.St.A. erhältlich. Im Betrieb wird der Kolben durch Flüssigkeitsdruck gegen die Kraft der Feder 244 nach unten verlagert. Diese Verlagerung erfolgt durch Verdrängung und wird so lange fortgesetzt, bis der Kolben das untere Ende seines Weges erreicht hat, das durch nicht dargestellte Anschläge vorgegeben ist. Wenn die zum Antrieb des Kolbens dienende Flüssigkeitskraft in Fortfall kommt, wird der Kolben vermittels der Druckfeder in seine obere Lage zurückgebracht.

Zur Steuerung der Kolbenbewegung ist ein entsprechender Schieber 25o mit Einlaß- und Auslaßstutzen für Wasser vorgesehen

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(Pig. 15). Der Schieber weist einen Schieberbund 253 auf," der in einer zylindrischen Kammer 25²J hin und her verschiebbar ist, wobei der Verschiebungsweg des Schieberbundes ans jedem Ende durch Lochscheiben 254a, 255 vorgegeben wird, die an beiden Enden des Schieberbundes auf eine stabförmige Verlängerung desselben aufgesetzt sind. In der in der Zeichnung dargestellten Lage stößt die Lochscheibe 255 gegen die eine Seite des Schiebers, so daß ein durch diesen verlaufender Durchlaß 256 eine Eingangsverbindung zwischen einer Zuleitung 257 zu der Stellvorrichtung und der unter Druck stehenden Einlaßleitung bildet. In der entgegengesetzten Lage, in welcher die Lochscheibe 254a an dem Schieber anliegt, stellt eine weitere Zuleitung 258 eine Auslaßverbindung von der Zuleitung 257 zu der Auslaß-Rohrleitung her.

An der stabförmigen Verlängerung an dem einen Ende des Schieberbundes befindet sich eine Vorrichtung, die dazu dient, diesen aus den Endlagen der Kolbenbewegung rasch hin und her "schnappen" zu lassen. Diese Vorrichtung ist so ausgebildet, daß die Umschaltung zwischen den BetriebsStellungen des Schiebers in kürzester Zeit erfolgen kann, Sie weist einen Käfig

260 mit einer Schieberstellstange 261 auf. Die Stellstange

261 ist durch'eine öffnung in einem Schieberstellarm 262 hindurchgeführt, der fest mit de-r Kolbenstange 243 verbunden ist. Die Stellstange 261 trägt ein Paar in einem gegenseitigen Abstand angeordneter Begrenzungsanschläge 263, 264, die so * eingestellt sind, daß bei jeder hin und her gehenden Bewegung

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des Kolbens innerhalb des Zylinders jeweils ein Begrenzungsaiischiag in einen Eingriff mit dem Stellarm 262 kommt.

Innerhalb des Käfigs befindet sich eine zusätzliche Lochscheibe 267 an dem Ende der stabf örmigen Verlängerung des Schieberbundes. Wenn der Arm 262 infolge der Verschiebung des Kolbens in der dargestellten Weise bis zu seinem Umkehrpunkt gebracht wird, bringt der Anschlag 263 die Schieberstellstange in eine Lage, in welcher das eine Ende des Käfigs die Lochscheibe 255 beaufschlagt und den Schieberbund 253 in die Einlaßstellung drückt. Da die einströmende Flüssigkeit den Kolben in das untere Ende seines Hubweges bringt, wird der Arm 262 in einen Eingriff mit dem anderen Anschlag 264 gebracht, welcher wiederum den Käfig in eine Berührung mit der im Gehäuse befindlichen Lochscheibe 267 zieht, wodurch der Schieberbund in die Auslaßstellung gebracht wird.

Zur Beschleunigung dieses Vorgangs ist die in Fig. 16 dargestellte federbeaufschlagte Kippanordnung vorgesehen, bei welcher Druckfedern 27o, 271 auf jeder Seite des Käfigs drehbar auf feststehenden Drehlagern 273» 274 gelagert sind. Bei Bewegung des Käfigs durch die Mittellage werden die Federn noch stärker zusammengedrückt, so daß der Käfig bei Bewegung durch die Mittellage in bezug auf die Lagerpunkte der Federn sehr rasch und in kürzester Zeit in die jeweils andere Lage gebracht oder "geschnappt!¹ wird.

In den Figuren 19 und 21 ist der Kopf der Sprühdüsenanordnung 009848/134 7

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in Einzelheiten dargestellt. Ein Teil des Kopfes wird durch

il^r -eine zylindrische Ausnehmung 28o des oberen Wellenendes 2o3 gebildet. Innerhalb der zylindrischen Ausnehmung 28o befindet sich eine zylindrische Manschette 281, die an ihrem oberen Ende geschlossen ist und einen Kolben 282 bildet, der innerhalb der Welle 2o3 verschiebbar gelagert ist. Zwischen der Endplatte 21o der Welle 2o3 und dem Kopf des Kolbens 282 ist eine Feder eingeschlossen und drückt den Kolben gegen einen Anschlagring 283 nach unten. In der Seitenwand des Kolbens in der Nähe seines oberen Endes befindet sich eine Düse 285 einer Ausführung, die einen zur Aufschlämmungsbildung dienenden Wasserstrahl hohen Drucks und hoher Geschwindigkeit abgeben kann. In dem unteren Ende des Kolbenmantels befindet sich eine zusätzliche Düse 286, die kleiner ausgebildet ist und zum Ausräumen unmittelbar oberhalb des Rostes verwendet wird. Jede Düse 285* 286 wird von einer O-Ring-Dichtung 287, 288 umgeben, die jeweils eine länglich-runde Formgebung aufweist und sich* in der gewölbten Manschette 28I auf der Innenwand der Welle befindet. Weitere O-Ringe 289, 290, 291 und 292 sind in gegenseitigen Abständen in Ringräumen entlang der Wand der Manschette angeordnet und dienen zur Abdichtung gegenüber der Welle.

Eine Drehung der Manschette ,innerhalb der Welle wird durch einen Schlitz 294 verhindert, der in .Axialrichtung durch die Wand der Manschette hindurch verläuft und einen Zapfen 295 aufnimmt, der durch die Wellenwand hindurehgeführt ist. Zur Schmierung zwischen Manschette und Welle ist ein Schmiernippel 296

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vorgesehen, der mit einer Ringausnehmung 297 an der Manschette'

zwischen der oberen" O-Ring-Dichtung 289 und der Dichtung 287 für die Hauptdüse"285 in Verbindung steht.

Der Gitterrost 185 ist in einer solchen Weise ausgebildet, daß er herausgenommen und durch eine feste ebene Platte ersetzt werden kann, wenn der Düsenkopf durch die Schraubspindeln 3oo abgesenkt worden ist. Wenn alle Senkgruben innerhalb eines Laderaums auf diese Weise durch eine Platte abgedeckt worden sind, eignet sich der Laderaum auch zur Aufnahme von öl oder einer anderen Last. Auf diese Weise eignet sich ein entsprechend der Erfindung gebautes Schiff für den Mehrzweckeinsatz wie beispielsweise als Transporter für Erzauf schlänanungen und als Tanker.

Die in den Figuren 13 bis 22 dargestellte Vorrichtung, welche dazu dient, die Feststoffe in einen fließfähigen Zustand, d.h. in eine Aufschlämmung überzuführen, soll als "Aufschlämmungsvorrichtung" bezeichnet werden und arbeitet wie folgt. Dazu sei angenommen, daß die Vorrichtung in den Ladraum eines Schiffes eingebaut ist, der mit einer Aufschlämmung gefüllt worden ist, die sich bereits abgesetzt hat> und daß diese Aufschlämmung wiederum in einen fließfähigen Zustand übergeführt und entladen werden soll. Zunächst wird den Spüldüsen 17¹* bis I76 unter Druck stehendes Wasser zugeführt, bis ein Abfluß durch die Auslaßleitungen stattfindet. Dann wird das unter Druck stehende Wasser durch die Zuleitung 2o8 den Hauptdüsen zugeführt. Weitere Rohrleitungen dienen dazu, die Zuleitung 251 für die lineare

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Stellvorrichtung 227 parallel zu der Rohrleitung 2o8 mit der Druckwasserquelle zu verbinden, so daß die Stellvorrichtung gleichzeitig mit der Zufuhr von Druckwasser zu der AufschlämmungS'-vorrichtung in Betrieb gesetzt wird.

Wenn in dem Kopf kein Wasserdruck vorhanden ist, bewegen sich die Manschette und der Kolben infolge der Kraft der Feder nach unten, bis sie in Eingriff mit dem Anschlagring 283 kommen. Bei der Zufuhr von Druckwasser öffnet sich die Vorrichtung jedoch von selbst, da der Wasserdruck den Kolben und die Manschette nach oben gegen obere Anschläge 35o, 351 treibt, wobei eingeschlossene Flüssigkeit oder Luft durch einen Entlüftungsdurchlaß 353 entweichen können. Am oberen Ende seines Hubes bringt der Kolben die Düsen 285, 286 zur Ausrichtung mit den öffnungen 354, 355, in der Wand der Welle, so daß das Wasser durch die Düsen austreten und Wasserstrahlen bilden kann. Wenn der Wasserdruck weggenommen wird, verschiebt sich die Manschette unter dem Einfluß der zusammengedrückten Feder in die untere Stellung und bringt dabei die Düsen in eine von den öffnungen der Wellenwand entfernte Lage, so daß diese dann durch die benachbarte Wand der Wellenmanschette verschlossen sind. Auf diese Weise verschließt die Manschette den Zugang zu den Düsen und verhindert, daß diese durch, das Eindringen von Fremdstoffen verstopft werden.

Wenn dem Aufschlämmungskopf Wasser unter hohem Druck zugeführt wird, wird Gleichfalls die lineare Stellvorrichtung in einer solchen V/eise betätigt, daß der Kolben 2*12 gegen die Feder

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244 gedrückt wird und dabei die Platte und die Klaue 233 in einen Eingriff mit dem Klinkenrad 232 bringt, wodurch die Welle 2o3 um einen Bogenabschnitt gedreht wird. Dann wird der Wasserdruck durch den Schieberbund abgestellt, so daß die Rückstellfeder das oberhalb des Kopfes befindliche Wasser durch den Durchlaß 256 in die Auslaßleitung 252 drückt. Dieser Vorgang wird schrittweise wiederholt, wobei die Welle schrittweise gedreht wird und den zur Aufschlämmungsbildung dienenden Druckwasserstrahl und die durch diesen gebildete Aufschlämmungszone durch die Feststoffmasse hindurch verlagert..

Die Wirkung des Aufschlämmungsstrahls auf den in den fließfähigen Zustand zu bringenden Feststoff entspricht im wesentlichen dem bereits beschriebenen Vorgang. Während der kurzen Zeitspanne, in welcher der Wasserstrahl in eine bestimmte Richtung ausgerichtet ist, wird die zusätzliche Wirkung erhalten, daß der Strahl tiefer in den aufzuschlämmenden Feststoff eindringt. Bei seiner Bewegung durch die Stellvorrichtung wandert der Strahl und überführt dabei die Feststoffe in einen fließfähigen Zustand. Während der Rückstellung verändert der Wasserstrahl seine Lage nicht und dringt dabei tiefer in den Stoff ein, bevor er wiederum das nächste Drehsegment durchwandert. Es wurde gefunden, daß sich für die Aufschlämmungsvorrichtung Drehgeschwindigkeiten von etwa 1/4 bis 2 U/min zur Erzielung einer guten Aufschlämmungswirkung eignen. Die Überführung in die Aufschlämmung bei dem zuletzt betrachteten wie auch bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, daß

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ein Aufschlämmungsbereich ausgebildet wird, in dem die Feststoffe unter der Einwirkung der mit hohem Druck abgegebenen Wasserstrahlen in den fließfähigen Zustand gebracht werden, und daß dieser Bereich fortschreitend über eine dem ganzen Einwirkungsbereich des Wasserstrahls entsprechende Fläche verlagert wird. Nach Ablauf einer gewissen Zeit sind so viele Feststoffe in Aufschlämmung übergeführt worden, daß die darüber befindliche Ladung in sich zusammenfällt, wobei die dabei freiwerdende Energie die Ausbildung der Aufschlämmung unterstützt. Dieser Vorgang wird'daher durch das Nach-Unten-Fallen der Stoffe auf die Bodenwand des Behälters unterstützt, was auch zur Folge hat, daß die frisch ausgebildete Aufschlämmung in-die Senkgruben gedrückt und vermittels dieser abgeführt wird.

In den Figuren 23 bis 25 ist eine Ausfuhrungsform einer Landanlage dargestellt, welche nach dem Prinzip der Erfindung arbeitet und sich zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrene eignet. Der langgestreckte Speicherbehälter 3lo ist in einem Graben im Erdboden angeordnet. Der Behälter weist eine Bodenwand 314 und allgemein senkrecht stehende Seitenwände 316, 317 auf* die an ihrem oberen Abschnitt streng senkrecht und an ihrem unteren Abschnitt nach unten und nach innen hin zur Bodenwand geneigt ausgebildet sind, wie Fig. 25 zeigt.

Weiterhin sind Querwände 318 bis 326 vorgesehen, wobei die endseitigen Querwände 318, 326 gleichzdtig die Endwände des ' Speicherbehälters darstellen. Die mittlere Querwand 322 ist bis nach unten zur Bodenwand durchgeführt und unterteilt den

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Speicher in zwei Hälften. Das ermöglicht, jede der beiden Hälften für sich getrennt und unabhängig von dem anderen Abschnitt des Speicherbehälters zu reinigen und völlig von Stoffen zu leeren. Die übrigen Querwände sind bis auf einen Abstand von etwa o,2 bis 2 Meter zur Bodenwand durchgeführt und bilden damit einen Spalt, durch den eine gegenseitige Wechselwirkung zwischen den untersten Abschnitten der durch die Wände 318 bis 326 gebildeten Räume stattfinden kann.

Die Aufschlämmungsvorrichtungen 33o bis 337 sind in der Bodenwand mittig innerhalb jedes Raumes angeordnet und dienen dazu, die jeweils innerhalb des betreffenden Raumes befindlichen Feststoffe.in eine Aufschlämmung überzuführen. Die Vorrichtungen sind in den Figuren 2k und 25 infolge des Maßstabs der Zeichnung nur schematisch angedeutet. Sie bestehen jedoch aus einer der vorstehend beschriebenen Aufschlämmungsvorrichtungen einschließlich des drehbaren Wasserstrahls und der Senkgrube, die mit einer Druckwasserquelle verbunden sind. Der Auslaßstutzen jeder Senkgrube ist über einen der Senkgrube zugeordneten Schieber mit einem Sammeltriehter 339 verbunden, von dem aus die Aufschlämmung abgepumpt wird. Unterhalb der Bodenwand und entlang den verschiedenen Rohrleitungen sind Gfinge vorgesehen, welche den Zutritt zu dem jeweils untersten Abschnitt jeder Senkgrube und die Wartung derselben gestatten.

Eine weitere geeignete Landanlage ist in den Figuren 26 und 27 dargestellt und zeigt einen Speicherbehälter, der sich insbesondere für von Wasser befreite Aufschlämmungen eignet. Dieser

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Behälter hat die Form eines runden Behälters 3¹Jo von einfachem Aufbau, der auf einem Fundament 3^2 ruht, das beispielsweise ein in die Erde gebautes Betonfundament ist. Unterhalb der Bodenfläche des Behälters ist ein Tunnel 3^M in der Form eines allgemein ringförmigen Tunnels von angenähert halbem Umfang des Behälters und konzentrisch zu diesem vorgesehen.

Im Boden des Behälters befinden sich in gegenseitigen Abständen entlang des Tunnels Aufschlämmungseinheiten 3^6 bis 351* wobei diese Einheiten so angeordnet sind, daß die Abstände zwischen den einzelnen Einheiten, der benachbarten Wand und den übrigen Einheiten etwa gleich ist. Auf diese Weise befindet sich der ganze Bereich oberhalb der Bodenwand innerhalb des Einwirkungsbereiches einer einzigen Einheit. Die von jeder einz-elnen Einheit abgegebene Aufschlämmung gelangt unter dem Einfluß der Schwerkraft durch geeignete Auslaßleitungen zu einer Sammel-Senkgrube, von welcher die Aufschlämmung vermittels geeigneter Pumpen abgezogen wird. Die Aufschlämmungseinheiten sind mit einer Druckwasserquelle verbunden und in der vorstehend beschriebenen Weise ausgeführt, mit der Ausnahme, daß in dem Betonfundament (nicht dargestellte) Einbauringe zur Aufnahme der entsprechenden Senkgrüben vorgesehen sind.

Die Arbeitsweise dieser Landanlagen entspricht dem der vorstehend beschriebenen Aufschlämmungsvorrichtungen und folgt dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Die vorstehend beschriebene Vorrichtung zum überführen von

Feststoffen in einen fließfähigen Zustand eignet sich besonders

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gut für Schiffe und die Aufschlämmung und Entladung von abgesetzten Erzfeststoffen. Sie bringt eine wesentliche Erleichterung für das Be- und Entladen von Erzfrachtern an Offshore-Stationen, auch wenn die Erze sehr festgelagert sind. Die hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele für das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung lassen sich innerhalb des durch die Erfindung gesteckten Rahmens abwandeln oder weiter ausgestalten. Beispielsweise können anstelle der hier beschriebenen Düsenanordnung, bei welcher sich die Düse kontinuierlich oder schrittweise dreht, auch hin und her oder linear bewegte Düsen verwendet werden, beispielsweise dann, wenn die Düse in einer Ecke oder an einer Wand angeordnet werden muß. Die beschriebenen Aufschlämmungseinheiten lassen sich sowohl für Schiffe als auch für Landanlagen verwenden, und der hier verwendete Ausdruck Behälter soll sich auf beide Typen von Anlagen beziehen.

Anstelle der hier dargestellten Antriebsvorrichtungen lassen sich selbstverständlich auch andere Antriebsvorrichtungen verwenden. Beispielsweise kann anstelle der nur in einer Richtung angetriebenen und vermittels einer Feder zurückgestellten Stellvorrichtung 227 genauso gut auch eine doppeltwirkende Anordnung verwendet v/erden. In diesem Fall wird das von der Stellvorrichtung abgegebene Wasser mit hoher Geschwindigkeit ausgeworfen und kann durch ein Einwegventil und eine Düse in das Auslaßrohr für die Aufschlämmung abgegeben werden. Die auf diese Weise eingeführten pulsierenden Wasserstrahlen tragen dann dazu bei, die abgeführte Aufschlämmung weiter zu transportieren.

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Claims (31)

- 45 Patentansprüche

1. Verfahren zur Lagerung und zum Transport von zerkleinerten Mineralfeststöffen und ähnlichen teilchenförmigen Stoffen, insbesondere Mineralerzen, und insbesondere zum überführen der in einem Behälter mit einer Bodenwand gelagerten Feststoffe in einen fließfähigen Zustand, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffmasse fortschreitend aufgebrochen und in einem unmittelbar oberhalb der Bodenwand (37» 37'» 31*0 liegenden Bereich durch Wasser in einen fließfähigen Zustand übergeführt wird, indem in diesem Bereich Wasserstrahlen zur Einwirkung auf die Feststoffmasse gebracht werden und dieser Bereich durch Richtungsänderung der Wasserstrahlen über die ganze Fläche der Bodenwand verlagert und gleichzeitig die dabei gebildete Aufschlämmung aus der Aufschlämmungsζone entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet', daß die Wasserstrahlen in seitlicher Richtung gerichtet und fortschreitend über im wesentlichen die ganze Fläche oberhalb der Bodenwand verlagert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstrahlen von wenigstens einem von den Seitenwänden des Behälters nach innen versetzten Bereich abgegeben und durch eine Drehung verlagert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung schrittweise erfolgt.

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5. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung im wesentlichen kontinuierlich erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die Bodenwand des Behälters in Verbindung mit dem Behälterinnenraum stehende Senkgrube (6l, 6l', 63, 65, 67, I66) verwendet, die in einen fließfähigen Zustand gebrachte Aufschlämmung aus der Aufschlämmungszone zum Ablauf in die Senkgrube gebracht und dann die Aufschlämmung aufgrund ihrer Schwerkraft aus der Senkgrube entfernt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht in einen fließfähigen Zustand übergeführten Peststoffmassen in der Aufschlämmungszone zurückgehalten und in eine Aufschlämmung übergeführt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, insbesondere zur überführung der abgelagerten Peststoffe in eine pumpfähige Aufschlämmung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flüssigkeitsstrahl hoher Geschwindigkeit in einer unmittelbar oberhalb der Bodenwand liegenden Höhe auf die Feststoffe gerichtet wird, die von dem Strahl getroffenen Feststoffe dispergiert und in eine Dispersion gebracht werden, der Strahl verlagert und in Berührung mit benachbarten Peststoffen gebracht, gleichzeitig die von dem Suspensionspunkt wegfließende, neu gebildete Aufschlämmung durch die Bodenwand abgezogen wird» so daß keine stehende Flüssigkeit oder Aufschlämmung entsteht_s und zwischen den von dem Strahl getroffenen Feststoffen und der Strahlqiielle ein im

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wesentlichen freier Raum aufrecht erhalten wird, die vorgenannten Arbeitsgänge auf einen sich ständig vergrößernden Bereich ausgedehnt werden bis die Feststoffe oberhalb der bereits entfernten Feststoffe nach unten zusammenfallen und zur Leerung des Behälters fortschreitend abgeführt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralfeststoffe aus Eisenerz bestehen und die Flüssigkeit im wesentlichen aus Wasser gebildet ist und die Menge und der Druck des zugeführten Wassers auf einen Viert verändert werden, bei dem die Feststoffkonzentration der erhaltenen Aufschlämmung zwischen etwa 55 % bis 75 % beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß „ die Viasserzufuhr auf einen Wert begrenzt wird, bei dem die Feststoff konzentration etwa 7o % beträgt.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Flüssigkeitsstrahlen hoher Geschwindigkeit gleichzeitig von mehreren Stellen aus zur Einwirkung gebracht werden.

12. Verfahren nach Anspruch 8 _s dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsstrahl durch wiederholtes Drehen mit langsamer Geschwindigkeit um 360° verlagert wird.

13· Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit zwischen etwa l/k bis 6 U/min beträgt.

14. Vorrichtung zur Lagerung und zum Transport von zerkleinerten Mineralfeststoffen und ähnlichen teilchenförmigen

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Stoffen, insbesondere Mineralerzen, und insbesondere zum überführen der in einem Behälter mit einer Bodenwand in der Form einer kompakten Masse gelagerten Peststoffe in einen fließfähigen Zustand, nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch wenigstens eine durch die Bodenwand mit dem Innenraum des Behälters in Verbindung stehende Senkgrube 61, 61', .63* 65, 67, I66), eine in dem Behälter in der Nähe der Bodenwand befindliche und zur fortschreitenden überführung zerkleinerter Peststoffe in einem unmittelbar oberhalb der Bodenwand liegenden Bereich in einen fließfähigen Zustand dienende Aufschlämmungsvorrichtung, die wenigstens eine zur Abgabe eines Wasserstrahls in diesen Bereich oberhalb der Bodenwand dienende Düse (285, 286) aufweist, und durch eine zur Lagerung und zur Verstellung der Düse dienende Vorrichtung (Io3, 2o3; 143, 227), vermittels welcher die Düse fortschreitend neu ausrichtbar und der Wasserstrahl über im wesentlichen den ganzen Einwirkungsbereich des Wasserstrahls abgebbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagervorrichtung aus einem drehbaren Kopf und einer Antriebsvorrichtung (143, 227) für den Kopf besteht.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung so ausgelegt ist, daß der Kopf schrittweise drehbar ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jede Senkgrube mehrere Strahldüsen (285, 286) aufweist,

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die durch Wasserdruck in den Öffnungszustand und bei Abwesenheit von Wasserdruck durch eine Vorrichtung in den geschlossenen Zustand bringbar sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17_s dadurch gekennzeichnet, daß jede Strahldüse ein durch die Wand der Senkgrube durchgeführtes zylindrisches Gehäuse mit einer zylindrischen Ausnehmung (280) aufweist," innerhalb des Gehäuses ein Düsen-Tauchkolben (282) mit einer Rückfläche angeordnet ist, welche in der zylindri-. sehen Ausnehmung einen durch Masserdruck antreibbaren Kolben bildet, und eine Federvorrichtung vorgesehen ist, welche dazu dient, den Düsen-Tauchkolben innerhalb des Gehäuses in eine zurückgezogene Stellung zu beaufschlagen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,

daß das Gehäuse am Innenraum der Senkgrube eine Durchlaßöffnung von einer zur Aufnahme eines Teils des Tauchkolbens ausreichenden Länge, und der Tauchkolben an seinem Umfang Auslaßöffnungen (35^, 355) aufweist, die bei in das Gehäuse zurückgezogenem Tauchkolben durch die Wand des Durchlasses verschlossen sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß eine intermittierend arbeitende Antriebsvorrichtung (227) zur fortschreitenden Verstellung des Kopfes und zur Verlagerung der Aufschlärnmungszpne Über den-ganzen Boden des Gefässes vorgesehen ist. · .

21. Vorrichtung nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet,

daß die intermittierend arbeitende Antriebsvorrichtung aus einer

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linearen Stellvorrichtung mit einem hin und her bewegbaren Arm (262) und einer die Stellvorrichtung in einer solchen Weise mit dem Kopf verbindenden Vorrichtung (232, 233) besteht, daß der Kopf durch aufeinanderfolgende Hubbewegungen der Stellvorrichtung intermittierend und fortschreitend um einen vorbestimmten Bogen drehbar ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Kopf auf eine durch Lager (219, 221) geführte Welle (2o3) aufgesetzt ist und die die Stellvorrichtung mit dem Kopf verbindende Vorrichtung aus einem auf der Welle angeordneten Klinkenrad (232), einer Klaue (233) und einer in bezug auf das Klinkenrad drehbar gelagerten und öle Klaue und eine Feder (23*0 tragenden Antriebsplatte (23o) besteht, wobei die Feder dazu dient, die Klaue elastisch federnd in Berührung mit dem Klinkenrad zu beaufschlagen.

23· Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung aus einem Motor mit einer Abtriebswelle besteht, welche über einen Schneckentrieb (129* 131) mit dem Kopf verbunden ist und zum kontinuierlichen Drehen desselben dient.

24. Vorrichtung nach Anspruch 1*1, gekennzeichnet durch eine im wesentlichen flach ausgebildete Bodenwand des Behälters und im wesentlichen senkrecht ausgerichtete Seitenwände (31> 33_S 35), eine zur Abgabe eines Wasserstrahls holier Geschwindigkeit in die Feststoffe in einer unmittelbar oberhalb der Bo&enwand liegenden

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Höhe und zum Dispergieren und überführen der von dem Wasserstrahl getroffenen Peststoffe in einem unmittelbar oberhalb der Bodenwand liegenden Aufs chlammungsbereich dienende Vorrichtung;, eine den Strahl verlagernde und in Berührung mit benachbarten Feststoffen bringende und dabei den Aufschlammungsbereich über im wesentlichen den ganzen durch den Strahl erfaßbaren Bereich oberhalb der Bodenwand verlagernde Vorrichtung, und durch eine die neu ausgebildete Aufschlämmung gleichzeitig von dem Punkt der überführung in den fließfähigen Zustand durch die Bodenwand wegführende Vorrichtung, welche dazu dient, die Ausbildung stehender Aufschlämmung oder von stehendem Viasser zu verhindern und zwischen den von dem Wasserstrahl getroffenen Feststoffen und dem Wasserstrahl einen in; wesentlichen freien Raum herzustellen . und die in den fließfähigen Zustand übergeführten Peststoffe aus einem zunehmend größeren Bereich auszuräumen bis die oberhalb befindlichen Feststoffe in sich zusammenfallen und entfernbar sind.

25. Vorrichtung nach Anspruch 1.4, gekennzeichnet durch eine zum Abziehen von Aufschlämmung dienende Senkgrube, einen zur Abgabe von Wasserstrahlen dienenden Verteilerkopf, eine den Kopf in der iJähe der Senkgrube drehbar lagernde Vorrichtung, wenigstens eine zur Ausbildung eines Wasserstrahls und zur Ausrichtung desselben auf die benachbarten Feststoffe dienende Düse, wobei der Kopf aus einer äußeren Welle mit' einer zylindrischen Ausnehmung besteht und wenigstens eine Öffnung zur Abgabe eines Wasserstrahls aufweist, die Düse über eine auf Wasserdruck ansprechbare Vorrich-

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tung mit einer Druckwasserquelle (133, 134) verbunden ist, die Düse vermittels der auf Wasserdruck ansprechbaren Vorrichtung bei Vorhandensein von Druck mit der öffnung ausrichtbar und bei Abwesenheit von Druck von der öffnung weg verlagerbar und die öffnung derart verschließbar ist, daß keine Fremdstoffe in den Kopf eintreten können.

26. Vorrichtung zum Transport von teilchenförmigen Stoffen, insbesondere Erzen, in der Form einer abgesetzten Aufschlämmung, zum überführen der Stoffe in einen fließfähigen Zustand und zur Abgabe derselben in der Form einer Aufschlämmung an einem Bestimmungsort, insbesondere Schiff mit Schottwänden und einer inneren Bodenwand, die wenigstens einen wasserdichten Laderaum zur Aufnahme der teilchenförmigen Stoffe bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Bodenwand (37) im wesentlichen eben und die Schottwände (31, 33, 35) im wesentlichen senkrecht angeordnet sind, unterhalb der Bodenwand wenigstens eine Senkgrube (61, 166) mit Bodenwand (75, 168) und Seitenwänden (69-,/169) ausgebildet und durch einen im wesentlichen bündig mit der inneren Bodenwand abschließenden Gitterrost (83, 185) abgedeckt ist, sowie unmittelbar oberhalb des Rostes eine zur Ausbildung eines Wasserstrahls hoher Energie allgemein parallel zu und unmittelbar oberhalb der inneren Bodenwand dienende Vorrichtung (Io3)»(2o3) angeordnet und durch eine Wand der Senkgrube eine zur Ausbildung frisch ausgebildeter oder nahezu ausgebildeter Aufschlämmung dienende Auslaß-Rohrleitung (95, 172) verbunden ist, die dazu dient, die Ausbildung stehenden Wassers oder stehender Aufschlärn-

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mung oberhalb der inneren Bodenwand zu verhindern.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Gitterrost sich von der Senkgrube weg verbreiternde Schlitze (93) aufweist, die dazu dienen, das Eintreten der Aufschlämmung in die Senkgrube zu erleichtern.

28. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Senkgruben (63, 65, 67)-in gegenseitigen Abständen an der inneren Bodenwand angeordnet sind, jede Senkgrube durch einen Gitterrost abgedeckt ist, und für jede Senkgrube eine zur Ausbildung eines Wasserstrahls hoher Energie dienende Vor richtung vorgesehen ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Ausbildung eines Wasserstrahls hoher Energie'dienende Vorrichtung aus einer Düse und einer zur Einstellung und zum Abdecken der Düse dienenden Vorrichtung besteht, durch welche die Düse außer Berührung mit den sie umgebenden Feststoffen bringbar ist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (1*3) zum Einstellen der Höhe der Düse oberhalb 4es Gitterrostes vorgesehen 1st.

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet,' daß die Einstellvorrichtung kontinuierlich steuerbar und die Düse von einer innerhalb der Senkgrube befindlichen Lage bis zu einer etwa 15 cm oberhalb des Gitterrostes befindlichen Lage v.r.t.llbar i.t.

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