DE2341432B2

DE2341432B2 - Druckluftheber

Info

Publication number: DE2341432B2
Application number: DE19732341432
Authority: DE
Original assignee: Donezkij Ordena Trudovogo Krasnogo Znameni Politechnitscheskij Institut, Donezk (Sowjetunion)
Priority date: 1973-08-14
Filing date: 1973-08-16
Publication date: 1977-10-06
Also published as: GB1394976A; DE2341432C3; US3969834A; CA999484A; DE2341432A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckluftheber zum Fördern von Flüssigkeiten mit eingeschlossenen Feststoffen, mit einem Abscheider zur Trennung des Fördermediums von der Luft, der starr mit einem Steilrohr verbunden ist, und mit einer Saugeinrichtung zum Einsaugen des Fördermediums, die am unteren Teil des Steilrohrs starr befestigt ist. Ein solcher Druckluftheber ist aus Opyt ekspluatazii wsasywajuschtschich ustroistw erliftnogo gidropodjoma na gidroschachte Krasnoarmejskaja 2 (Aus Erfahrungen über den Betrieb der Saugeinrichtungen von Druckluftwasserhebern beim Schacht »Krasnoarrnejskaja 2«) von Geier, W. G., G r u b a, W. L, W i η d a, E. W., K ο s t a η d a, W. S. und Logwinow, N. R. in der Referatsammlung »Hydraulische Kohlegewinnung«, Moskau 1969, Nr. 5,6 bekannt. Es geht dabei insbesondere um das Fördern von Bodenschätzen und Kohle bei deren Untertagegewinnung.

Bei dem bekannten Druckluftheber ist der Mischer zum Einmischen der Druckluft in den Fördermediumstrom über Rohrleitungen mit der Saugeinrichtung, der Luftleitung sowie dem Abscheider starr verbunden. Nachteilig ist bei dieser Ausbildung, daß es leicht zu einer Verstopfung der Saugeinrichtung kommen kann, insbesondere wenn große Stücke mit Abmessungen von mehr als 1/3 des Saugrohrdurchmessers in diese gelangen, wenn die Saugeinrichtung in die unteren Bereiche mit großer Feststoffkonzentration abgesenkt ist oder wenn wegen geringer Tauchtiefe oder eines geringeren Luftdurchsatzes die Leistung des Dnicklufthebers absinkt.

Da sämtliche Bauteile des bekannten Drucklufthebers starr miteinander verbunden sind, kann eine eingetretene Verstopfung, wenn sich die Saugeinrichtung unter einer 80 bis 90 m mächtigen Schicht Feststoff und Flüssigkeit befindet, wie dies bei der Kohleförderung durchaus üblich ist, nur durch Einpumpen von großen Wassermengen und nachfolgendes Aufräumen des Feststoffs wieder in Förderbetrieb genommen werden.

Dies verursacht großen Arbeitsaufwand und Zeitverlust. Eine andere Möglichkeit ist das Aufholen des Drucklufthebers, bis seine Saugeinrichtung von der Schicht mi! hoher Feststoffkonzentration freikommt und in die oberhalb befindliche Schicht klarer Flüssigkeil gelangt. Auch das ist kompliziert und arbeitsaufwendig.

Ein weiterer durch die starre Konstruktion des bekannten Drucklufthebers bedingter Nachteil liegt darin, daß ein Ausgleich von Bodenunebenheiten nur schwierig, nämlich dadurch zu bewirken ist, daß die gesamte Konstruktion dem Bodenrelief nachgeführt wird.

Zur Vermeidung dieses letztgenannten Nachteils ist an sich aus der DT-OS 21 16 462 bei einer pneumatischen Saugvorrichtung zur Entfernung von Stahlgritt aus den Tankräumen von Tankschiffen bekannt, das Saugrohr teleskopisch ausfahrbar auszubilden, so daß es auch bei variabler Höhe der zu bedienenden Räume immer bis auf den Boden abgesenkt werden kann. Hier handelt es sich jedoch von vornherein nicht um einen Druckluftheber und das Problem der Verstopfung wird auch nicht angesprochen.

Aus der FR-PS 4 29 236 ist allerdings ein Druckluftheber bekannt, bei dem ebenfalls der untere Rohrteil teleskopisch aufgeholl werden kann, und zwar zur Vermeidung von Verstopfungen, wenn im Beirieb die Feststoffe in solcher Menge anfallen, daß die Leistung des Drucklufthebers nicht ausreichen würde, die Feststoffe nach Maßgabe ihres Zustroms wegzufördern

Bei dieser bekannten Ausbildung gelangt die Druckluft durch eine zentral im Inneren der Förderrohre angeordnete Leitung nach unten zum Saugmundstück. Das untere, höhenverstellbare Förderrohr ist gegenüber dem oberen Förderrohr von kleinerem Durchmesser und fährt teleskopisch in dieses ein. Dabei ist die Druckluftleitung mit dem oberen Ende des unteren Förderrohrs über speichenartige Stege starr verbunden und ragt in ihrem oberen Ende durch die obere Stirnfläche des oberen Förderrohrs heraus, so daß eine hieran angreifende Aufholvorrichtung die Druckluftleitung zusammen mit dem unteren Förderrohr aufholen kann.

Auch dieser bekannte Druckljftheber ist jedoch nicht vor Verstopfungen, insbesondere durch größere Feststoffstücke, sicher, weil die speichenartigen Stege quer im ringkanalförmigen Förderstrom stehen und den lichten Durchtrittsquerschnitt wesentlich einengen. Außerdem sind keine Maßnahmen vorgesehen, den Förderbetrieb auch dann zu ermöglichen, wenn die Saugöffnung sich in Bereichen mit hoher Feststoffkonzentration befindet. Eine andere Möglichkeit als das Aufholen des unteren Saugrohrs gibt es nicht, um mit solchen Betriebszuständen fertig zu werden.

Aus dem französischen Zusatzpatent 92 502 ist noch eine pneumatische Fördereinrichtung mit teleskopisch ineinanderfahrbaren Saugrohrabschnitten bekannt, die auch zum Freiräumen des Bodens von Häfen und dergl. einsetzbar ist. Hier handelt es sich jedoch nicht um einen Druckluftheber, sondern es wird aus einer Turbomaschine stammende Druckluft injektorartig längs des Randes der unteren Öffnung des Saugrohres eingeblasen, so daß das Wasser und die Feststoffteile dynamisch mitgerissen werden. Eine solche Ausbildung erfordert einen wesentlich höheren Aufwand für die Druckiuftversor-Riing und neigt vor allem deswegen zu Verstopfungen, weil sich die Saugöffnung trichterförmig verengt und größere Feststoffteile sich hier leicht verkeilen können.

Ein Einsatz in Bereichen mit hoher Feststoffkonzentration ist deswegen ausgeschlossen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckluftheber zu schaffen, dessen zuverlässiger Förderbetrieb auch dann aufrechterhalten werden kann, wenn eine Säugöffnung s in Bereiche mit hoher Feststoffkonzentration abgesenkt wird und wenn große Feststoffteile anfallen. Eine eventuell doch notwendige Beseitigung von Verstopfungen soll ohne großen Aufwand möglich sein. F_r soll sich durch einen mäßigen Druckluftverbrauch und guten Wirkungsgrad auszeichnen.

Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Druckluftheber wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß an den Außenmantel der Saugeinrichtung ein Zuspeisungsrohr mit seinem unteren Ende angeschlossen ist, dessen oberes Ende sich im Gebiet klarer Flüssigkeit unter deren Oberfläche befindet, und daß das Steilrohr und die Luftleitung aus je zwei Stufen unterschiedlichen Durchmessers bestehen, die untereinander und mit dem Luftmischer verbunden sind, wobei die Rohrstufen geringeren Durchmessers in Axialrichtung in den unbeweglichen Rohrstufen größeren Durchmessers verschieblich sind und an ihren Außenflächen einen Dichtring tragen.

Zweckmäßigerweise sind die unteren beweglichen Λ5 Rohrstufen mittels eines Seils mit einer Trommel verbunden.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung sorgt das Zuspeisungsrohr auch beim Betrieb der Saugeinrichtung in Gebieten mit hoher Feststoffkonzentration für die Zumischung klarer Flüssigkeit, so daß die Gefahr einer Verstopfung erheblich vermindert ist. Die Zuleitung der Druckluft durch ein besonderes Rohr ermöglicht, daß der gesamte Strömungsquerschnitt der fördernden Steilrohre von Einbauten frei bleibt. Die teleskopische Beweglichkeit der unteren Rohrabschnitte ermöglicht in an sich bekannter Weise ein einfaches Aufholen der Saugvorrichtung, wenn dies doch einmal notwendig wird, und die Dichtringe, mit denen die aufholbaren unteren Rohre gegenüber ihren oberen Rohrabschnitten abgedichtet sind, verhindern Leckverluste, die die Leistung und den Wirkungsgrad des Drucklufthebers vermindern könnten.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung weiter erläutert. Die Zeichnung zeigt die Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Drucklufthebers.

Der Druckluftheber für in Flüssigkeiten suspendierte Feststoffe und Trüben saugt das Fördermedium über eine Saugeinrichtung 1 am unteren Ende eines Rohres fo an.

Mit der Saugeinrichtung 1 ist ein Zuspeisungsrohr 2 verbunden, dessen oberes Ende bis in ein Gebiet klarer Flüssigkeit hinaufragt und über das der Saugeinrichtung 1 diese Flüssigkeit zugeleitet wird. In der Saugeinrichtung kommt es zur Vermischung der klären Flüssigkeit mit den Feststoffen, so daß beide Stoffe eine Konsistenz annehmen, die eine zuverlässige Förderung ohne Verstopfungsgefahr gewährleistet.

Von der Saugeinrichtung t führt eine Rohrleitung 3 /u einem Mischer 4, in welchem das Vermischen der Druckluft mit dem Feststoff-Flüssigkeit-Gemisch stattfindet. Die Länge der Rohrleitung 3 ist so gewählt, daß kein Druckluftausbruch nach unten in den Feststoffsaugbereich stattfindet. 6s

Innerhalb des Mischers 4 ist die Rohrleitung :> *!$, gelochter Rohrabschnitt 5 ausgebildet, durch den eine gleichmäßige DruckluftverkMlung im Fördermedium bewirkt werden kann. Die Speisung des Mischers 4 des Drucklufthebers mit Druckluft erfolgt über eine Luftleitung.

Diese Luftleitung ist durch zwei Rohrstufen 6 und 7 gebildet. Das Rohr 6 weist einen größeren Durchmesser auf und ist senkrecht angeordnet. Das Rohr 7 hat einen kleineren Durchmesser und ist unterhalb seines Sleilabschnittes gekrümmt. Das Rohr 7 ist in das Rohr 6 so eingesetzt, daß sie sich in Vertikalrichtung teleskopisch ineinander bewegen können. Um das Entweichen der Luft durch die Spalte zwischen den Rohren 6 und 7 zu beschränken, ist am Ende des Rohres 7 ein Dichtring 8 mit einem Durchmesser vorgesehen, der die Beweglichkeit der Rohre 6 und 7 nicht hindert.

Das Rohr 7 sitzt fest am Gehäuse des Mischers 4, welches an der Anschlußstelle eine öffnung 9 zum Durchtritt der Druckluft aus dem Rohr 7 in den Ringraum des Mischers 4 aufweist.

Zum Fördern des Fördermediums aus dem Mischer 4 in den Luftabscheider dient eine Rohrleitung, die sich aus zwei Rohrstufen 10 und 11 unterschiedlichen Durchmessers zusammensetzt. Das im Durchmesser kleinere Rohr 10 ragt in das Rohr 11 größeren Durchmessers und kann sich teleskopisch gegenüber diesem in Vertikalrichtung verschieben.

Um das Entweichen des Luft-Feststoff-Flüssigkeits-Gemisches durch die zwischen den Rohren 10 und 11 vorhandenen Spalte zu vermindern, sitzt am Ende des Rohres 10 ein Dichtring 12 mit einem Durchmesser, der die erforderliche Beweglichkeit der Rohre 10 und 11 ermöglicht.

Das Rohr 10 und der Mischer 4 sind starr miteinander verbunden.

Am oberen Ende der fördernden Rohrstufen 10 und 11 ist ein Luftabscheider für die Trennung der Luft von dem Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch vorgesehen. Der Abscheider setzt sich aus einem Gehäuse 13, einem innerhalb des Gehäuses 13 befindlichen Ablenker 14 und einem Auslaßstutzen 15 für den Austrag des Feststoff-Flüssigkeits-Gemisches zusammen.

Die Luft- und Rohrleitung zum Fördern des Gemisches sind an eine Aufholeinrichtung angehängt, die ein Aufholen des Rohres 7 der Luftleitung und des Rohres 10 der Förderrohrleitung und damit auch der Saugeinrichtung 1 und des Mischers 4 ermöglicht.

Die Aufholeinrichtung ist als eine angetriebene Trommel 16 und einem daran festgemachten Seil 17 ausgeführt. Das untere Ende des Seils 17 ist an einem Rahmen 18 befestigt. Auf der einen Seite ist an dem Rahmen 18 das Rohr 7 der Luftleitung und auf der anderen Seite das Rohr 10 der Förderrohrleitung starr befestigt.

Der Betrieb des Drucklufthebers verläuft wie folgt:

Durch die über das Rohr 6 der Luftleitung mit einem Druck, der der Tauchtiefe Λ des Mischers 4 entspricht, zugeführte Druckluft wird die Flüssigkeit aus dem Rohr 7 verdrängt und die Luft st.römt über den gelochten Rohrabschnitt 5 des Mischers 4 in die Rohre 10, 11, in denen sie aufsteigt. Dadurch sinkt das hydrostatische Druckgefälle in den Förderrohren und der Druck innerhalb des Mischers 4. Es stellt sich ein unterschiedlicher hydrostatischer Druck außer- und innerhalb des Mischers 4 ein, wodurch das Fördermedium aus Flüssigkeit mit darin suspendiertem Feststoff sich nach oben zu bewegen beginnt und in die Saugeinrichtung 1 nachströmt.

Innerhalb des gelochten Rohrabschnittes 5 verteilt sich die aus der Luftleitung eintretende Druckluftmenge

gleichmäßig in dem Fördermedium. Unter Fördermedium wird das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch verstanden. Das Fördermedium wird durch den Druckluftstrom mitgerissen und über die Rohre 10 und 11 nach oben in das Gehäuse 13 des Luftabscheiders gefördert.

Durch den Ablenker 14 wird die Bewegungsrichtung des mit der Druckluft gemischten Fördermediums geändert. Da das Gehäuse 13 einen beträchtlichen Querschnitt aufweist, vermindert sich die Geschwindigkeit des Luft-Förder-Gemisches auf einen Wert unterhalb der Fördergeschwindigkeit Dadurch findet einePhasentrennung statt: Die Druckluft als die leichtere Phase geht nach oben und das Fördermedium sammelt sich am Boden des Luftabscheidergehäuses 13 und verläßt dieses durch den Auslaßstutzen 15.

Je nach dem Austrag des Feststoffes aus dem Bereich der Saugeinrichtung 1 wird dieses mittels der Aufholeinrichtung 16 weiter in die Zone der Feststoffansammlung gesenkt. Sollte es dabei doch zu einer Verstopfung der Saugeinrichtung 1 kommen, so wird der bewegliche Teil des Druckluflhebers aus Saugeinrichtung 1, Zuspeisungsrohr 2, Mischer 4 und den Rohren 3, 7 und 10 mit Hilfe der Aufholeinrichtung 16 über die Feststoffschicht gehoben und die Druckluftzufuhr abgeschaltet. Der verstopfte Feststoff fällt dann aus der Saugeinrichtung 1 heraus. Bei dem nachfolgenden Absenken des beweglichen Teiles des Drucklufthebers wird dieser wieder in Betrieb gesetzt.

Beim Einsatz des Drucklufthebers für die Gewinnung von nutzbaren Mineralien am Boden von Wasserbecken werden Bodenunebenheiten durch der Bodenkontur folgendes Aufholen und Absenken des Rahmens 18 und damit des gesamten beweglichen Teiles des Drucklufthebers ausgeglichen. Die anderen Bauelemente des Drucklufthebers, wie Abscheider, Aufholeinrichtung und Rohre 6 und 11 sind unbeweglich an Bord eines Schiffes aufgestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckluftheber zum Fördern von Flüssigkeiten mit eingeschlossenen Feststoffen, mit einem Abscheider zur Trennung des Fördermediums von der Luft, der starr mit einem Steilrohr verbunden ist, und mit einer Saugeinrichtung zum Einsaugen des Fördermediums, die am unteren Teil des Steilrohrs starr befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Außenmantel der Saugeinrichtung (1) ein Zuspeisungsrohr (2) mit seinem unteren Ende angeschlossen ist, dessen oberes Ende sich im Gebiet klarer Flüssigkeit unter deren Oberfläche befindet, und daß das Steilrohr und die Luftleitung aus je zwei Stufen unterschiedlichen Durchmessers bestehen, die untereinander und mit dem Luftmischer (4) verbunden sind, wobei die Rohrstufen (10; 7) geringeren Durchmessers in Axialrichtung in den unbeweglichen Rohrstufen (11; 6) größeren Durchmessers verschieblich sind und an ihren Außenflächen einen Dichtring (12,8) tragen.

2. Druckluftheber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren beweglichen Rohrstufen (10, 7) mittels eines Seils (17) mit einer Trommel (16) verbunden sind.