DE2341432C3 - Druckluftheber - Google Patents
DruckluftheberInfo
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- B65G53/30—Conveying materials in bulk through pipes or tubes by liquid pressure
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- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
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- E02F3/90—Component parts, e.g. arrangement or adaptation of pumps
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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 Fördern.Hiums, 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 »Krasnoarmejskaja 2«) von Geier, W.
G., G r u b a, W. I, W i η d a, E. W., K ο s t a η d a, W. S.
und Log wi now, N. R. in der Referatsammlung »Hydraulische Kohlegewinnung«, Moskau 1969, Nr. 5,6
bekannt. Es geht dabei insbesondere um das Fördern von Bodenschäitzen 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 Drucklufthebers
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 mit hoher Feststoffkonzentration freikommt S und in die oberhalb befindliche Schicht klarer
Flüssigkeit gelangt. Auch das ist kompliziert und arbeitsaufwendig.
Ein weiterer durch die starre Konstruktion des bekannten Drucklufthebers bedingter Nachteil liegt
ίο 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
'5 an sich aus der DE-OS 21 16 462 bei einer pneumatischen
Saugvorrichtung zur Entfernung von Stahlgritt aus den Tankraumcn 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 aufgeholt werden kann, und zwar zur Vermeidung von Verstopfungen, wenn im Betrieb 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 unlere, 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 Dnnkluftleitung
zusammen mit dem unteren Förderrohr aufholen kann.
Auch dieser bekannte Druckluftheber 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 Druckluftversorgung 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 Saugöffnung
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. Er 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 dtm 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 bew -glichen
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 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 klaren Flüssigkeit mit den Feststoffen, so daß beide Stoffe eine Konsistenz
annehmen, die eine zuverlässige Förderung ohne Verstopfungsgefahr gewährleistet.
Von der Saugeinrichtung 1 führt eine Rohrleitung 3 zu 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. f>5
Innerhalb des Mischers 4 ist die Rohrleitung 3 als gelochter Rohrabschnitt 5 ausgebildet, durch den eine
gleichmäßige Druckluftverteilung 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
Steilabschnittes gekrümmt. Das Rohr 7 ist in das Rohr 6 so eingesetzt, daß sie sich in Vertikalrichtung teleskopisch
ineinander bewegen können. Um das Entweicher, 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 verbunder,.
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 h des Mischers 4 entspricht,
zugeführte Druckluft wird die Flüssigkeit aus dem Rohr 7 verdrängt und die Luft strömt 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 Diuck
inne. halb 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 Druckluftmenee
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 ti 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.
]e 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 Tei des Drucklufthebers aus Saugeinrichtung 1, Zuspei
sungsrohr 2, Mischer 4 und den Rohren 3, 7 und 10 mil Hilfe der Aufholeinrichtung 16 über die Feststoffschichl
gehoben und die Druckluftzufuhr abgeschaltet. Dei 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 U sind unbeweglich an Bord eines
Schiffes aufgestellt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
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 Förderrnediums, 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
Stuien 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.
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