DE2446859C2

DE2446859C2 - Abscheider für Manganknollen

Info

Publication number: DE2446859C2
Application number: DE19742446859
Authority: DE
Inventors: Vaclav Dipl.-Ing. 7501 Leopoldshafen Prech
Original assignee: Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 1974-10-01
Filing date: 1974-10-01
Publication date: 1982-09-16
Also published as: DE2446859A1

Description

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Die Erfindung betrifft einen Abscheider für Mangan-Knollen, die bei Erz-Konkretionen am Meeresboden von einer Pumpe über ein Ansaugrohr aufgesaugt und in einen Meßbehälter gefüllt werden.

Die Nachfrage von Nickel und Kupfer erfordert auch den Abbau schwieriger zugänglicher Lagerstätten, wie solche der auf den Tiefseeboden in 3000—6000 m Tiefe vorkommenden Mangan-Knollen. Die Abbauwürdigkeit ist an die genaue Kenntnis des Wertmetallgehaltes in den Knollen gebunden. Die hohen Investitionen, die für Förderanlagen notwendig werden, haben zur Folge, daß ein Abbau nur bei Feldergrößen von mehreren 000 km² rentabel erscheint. Eine Analysenmethode, die es erlaubt, auf derartigen Meeresbodenflächen mit erträglichem Zeitaufwand ein genügend dichtes Meßpunktfäster zu Verifizieren, ist die imsitu-Analyse mit y-spektrometrischen Verfahren.

Um die Analysen aus technischen und meßtechni* sehen Gründen einfach ausführen zu können, ist eine Vorrichtung notwendig, die auch am oder nahe über

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65 dem Meeresboden bei hohen Wasserdrücken einsetzbar ist und eine für den Abbau erforderliche Informationsdichte eines Meßpunktabstandes von einigen 100 m mit akzeptablem Zeitaufwand gewährleistet. Insbesondere ist noch bei Verwendung radioaktiv strahlender Substanzen als Eich- oder Meßpräparate auf die Sicherheit von Mensch und Umgebung zu achten, wenn diese Geräte an Bord sind.

Bei diesen Analysen hat sich herausgestellt, daß die Förderung der Erz-Konkretionen in einen Mi-ßraum zur y-spektrometrischen Analyse und von da wieder ins Meerwasser am günstigsten hydraulisch erfolgt Weiterhin hat sich gezeigt, daß die Pumpe zur Förderung hinter dem Meßraum angeordnet sein sollte.

Aus dem KFK-Bericht 16 56 ist eine Vorrichtung bekanntgeworden, mit der es möglich ist, die Erz-Konkretionen vom Meeresboden hydraulisch aufzusaugen. Sie besitzt im wesentlichen einen auf oder dicht über dem Meeresboden geführten Förderer mit einer Ansaugeinrichtung und einer Ansaugleitung mit Ansaugöffnung. Dabei kann der Förderer aus einer hydraulischen Pumpe bestehen, die die Erz-Konkretionen über die als Schlepprüssel ausbildbare Ansaugleitung mit der in festem Abstand über dem Meeresboden geführten, als Saugdüse arbeitenden Ansaugöffnung aufsaugt Diese Saugdüse ist jedoch noch nicht optimal ausgebildet, d. h. bei kleiner Energieaufnahme, möglichst viele Mangan-Knollen des üben '.ehenden Gebietes aufzunehmen.

Es ist außerdem aus der allgemeinen Literatur bekannt, daß zum Abscheiden von festen Teilchen wie auch Mangan-Knollen Schwerkraft- bzw. Cyklonabscheider benutzt wurden. Der Schwerkraftabscheider scheidet jedoch mit zunehmender Fördergeschwindigkeit schlechter ab, der Cyklonabscheider dagegen gerade umgekehrt Eine Selbstfüllregulierung ist bei beiden nicht zufriedenstellend gelöst

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, einen Abscheider bzw. Separator für derartige Mangan-Knollen oder andere Festkörperteilchen zu Finden, bei dem der Abscheidegrad von der Tördergeschwindigkeit der Förderpumpe unabhängig ist und bis zu der gewünschten jeweiligen minimalen Korngröße durch Einstellung des Separators möglichst 100% beträgt

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß das Ansaugrohr eine Ausweitung aufweist, an der der Meßbehälter und ein Pumpenzuführrohr befestigt sind und daß eine Schar im Abstand übereinandergeschichteter Gitterelemente in der Ausweitung einen Innenraum gegenüber dem Pumpenzuführrohr für Mangan-Knollen bis zu einer vorgebbaren Korngröße abtrennt, in welchen das Ansaugrohr mündet Dabei können in einer vorteilhaften Ausführungsform die Gitterelemente Ringe sein, die von Halterungsstegen zu einem Stumpfkegel zusammengehalten werden. Außerdem ist es vorteilhaft, einzelne der Ringe locker in den Halterungsstegen anzuordnen, wobei die lockeren Ringe oder einzelne davon mit einem Rüttelstab verbunden sind. Der Rüttelstab selbst kann dann am gegenüber dem Innenraum der Ausweitung abgedichteten Ende eines Faltenbalges befestigt sein, der durch Druckänderungen in der Ausweitung bewegt wird

Eine Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaugrohr an dem verjüngten Ende, der Meßbehälter am erweiterten Ende und das Pumpzuführrohr im Winkel zu der Außenfläche des Stumpfkegeis an der Ausweitung befestigt sind^ Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, den Rüttelstab

und den Faltenbalg in einem tangential an der Ausweitung angeordneten Stutzen unterzubringen.

Die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Abscheiders bestehen darin, daß die bestehende Verstopfungsgefahr an den Gitterelementen durch die beweglichen Gitterringe vermieden wird. Wird der Raum des Abscheiders voll mit Knollen ausgefüllt, ist der Zutrittsquerschnitt so verengt, daß die Fördergeschwindigkeit unter die notwendige Grenzfördergeschwindigkeit sinkt und somit mittels einfacher bekann- ι ο ter Grenzwertgeberanlagen die Knollenzufuhr gestoppt werden kann. Die festen und beweglichen Gitterringe verschieben sich im Betrieb relativ zueinander. Die nötige Kraft hierzu wird durch die Faltenbalgmembrane an der Saugpumpenseite erzeugt Der Abscheideraum liegt unmittelbar über dem als Sammelbehälter ausgebildeten Meßbehälter und wird somit zu einem Teil des Sammelraumes. Durch die Verjüngung des von den Gitterelementen gebildeten Stumpfkegels wird die Selbstregulierung beim Vollfüllen des Behälters erleichtert

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mittels zweier F i g. 1 ur4 2 näiier erläutert, wobei die

F i g. 1 einen Schnitt durch den Separator und die F i g. 2 eine Aufsicht auf den Separator darstellt
In F i g. 1 ist ein Stück der Ansaugleitung 1, die mit einer nicht näher dargestellten Saugrüsselvorrichtung verbunden ist, zu einem Abscheideraum oder Separator 2 erweitert Es handelt sich dabei um einen haubenförmigen Raum, von dem im Winkel, insbesondere rechten Winkel, das Pumpenzuführrohr 3 abgeht Dieses Pumpenzuführrohr ist mit einer wiederum nicht näher dargestellten, an sich bekannten Pumpeneinrichtung verbindbar. Die Ansaugleitung 1 führt senkrecht auf das Dach 4 des Abscheiders 2 zu. Am unteren Teil des Abscheiders 2, der vorzugsweise von einem Flansch 5 gebildet wird, ist der nicht näher dargestellte Meßraum 6 wiederum über einen Flansch 7 angeschlossen.

Der Abscheideinnenraum 8, der mit dem Innenraum 9 des Meßbehf Uers 6 verbunden ist, wird von einer als Trenngitter wirkenden Vorrichtung in zwei Teile aufgeteilt Insbesondere trennt diese Gittervorrichtung 10 das Ansaugrohr 1 und den Meßraum S von dem Pumpenzuführrohr 3.

Die Gitiervoririchtung 10 besteht im einzelnen aus einer Schar im Abstand übereinanderliegender Gitterringe 11 und 12, die an Haltestegen 13 gehaltert sind. Dabei sind die Gitterringe 11 locker an den Stegen 13 gehaltert, während die Gitterstege 12 daran festgeschweißt oder andersartig befestigt sind. Die Haltestege 13 sowie die Gitterringe 11 und 12 bilden einen Stumpfkegel, dessen oberes Ende 14 mit dem Ansaugrohr 1 in Verbindung steht und dessen unteres Ende 15 mit dem Meßraum verbunden ist Die Haltestege 13 sind über Ringe 16 und 17 an der Wandung des Abscheiders 2 angeordnet

Die locker an den Haltestegen 13 befestigten Gitterringe 11 sind mit einem Rüttelstab 18 verbunden, wobei dieser Rüttelstab 18 an seinem vorderen Ende eine Platte 19 aufweist, an der die losen Gitterstege 11 angeschweißt und die festen Gitterstege 12 durch Öffnungen 20 hindurchgeführt sind. Der Rüttelstab 18 liegt dabei in einer tangential von ^er Ausweitung 2 weggeführten Stutzen 21.

Der Stutzen 21 ist in Fi g. 2 im Schnitt dargestellt Er ist über ein Rohr 22 mit der Außenfläche der Ausweitung 2 verbunden. In dem Stutzen 21 i^t ein Faltenbalg 23 angeordnet, an dessen oberer mit einer Platte *4 dicht verschlossener Seite der Rüttelstab 17 befestigt ist Der Innenraum 25 des Faltenbalges 23 ist über eine Öffnung 26 mit dem Außenraum 27 mit Meeresdruck verbunden.

Weiterhin sind in der Fig.2 die einzelnen Ringe 11, 12 noch einmal z.T. sichtbar eingezeichnet Die Eintrittsöffnung 28 (wie auch F i g. 1) des Rohres 22 liegt in etwa dem Pumpenzuführrohr 3 gegenüber. Durch die von der nicht näher dargestellten Pumpe über das Pumpenzuführrohr 3 immei erzeugten Druckstöße wird der Faltenbalg 23 bewegt und mit ihm der Rüttelstab 18, die Platte 19 und die daran befestigten Ringe 11. Damit gelingt es, Teilchem, die eine gewisse Korngröße unterschreiten, durch die einzelnen Ringe 11 und 12 in das Pumpenzuführrohr 3 abzuführen. Verstopfungen weHen praktisch ausgeschlossen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

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!. Abscheider für Mangan-Knollen, die bei Erz-Konkretionen am Meeresboden von einer Pumpe über ein Ansaugrohr aufgesaugt und in einen Meßbehälter gefüllt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaugrohr (1) eine Ausweitung (2) aufweist, an der der Meßbehälter (6) und ein Pumpenzuführrohr (3) befestigt sind und daß eine Schar im Abstand übereinandergeschichteter Gitterelemente (11, 12) in der Ausweitung (2) einen Innenraum (8) gegenüber dem Pumpenzuführrohr (3) für Mangan-Knollen bis zu einer vorgebbaren Korngröße abtrennt, in welchen das Ansaugrohr (1) mündet

Z Abscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterelemente (11,12) Ringe und von Halterungsstegen (13) zu einem Stumpfkegel zusammengehalten sind.

3. Abscheider nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenm.t'chnet, daß einzelne der Ringe (11) locker

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4. Abscheider nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansaugrohr (1) an dem verjüngten Ende (14), der Meßbehälter (6) am erweiterten Ende (15) und das Pumpenzuführrohr (3) im Winkel zu der Außenfläche des Stumpfkegels an der Ausweitung (2) befestigt sind.

5. Abscheider nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die lockeren Ring.· (11) oder einzelne davon mit einem Rüttelstab (18) verbunden sind.

6. Abscheider nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Rüttelstab (18) am gegenüber den Innenraum (8) der Ausweitung (2) dichten Ende (24) eines Faltenbalges (23) befestigt ist, der durch Druckänderungen in der Ausweitung (2) bewegt wird.

7. Abscheider nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Rüttelstab (18) und der Faltenbalg (23) in einem tangential an der Ausweitung (2) angeordneten Stutzen f21) untergebracht sind.

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