DE2559687B2 - Hydraulische Förderanlage - Google Patents

Description

35

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Förderanlage für Trüben mit mehreren Druckerhöhungsstationen, bei denen der Trübe Flüssigkeit zugefügt wird.

Mit derartigen Anlagen werden Trüben, die in verschiedensten Zweigen der Technik anfallen, über große Entfernungen und große Höhen transportiert. Aus wirtschaftlichen Gründen und um die Transportleistung in vertretbaren Grenzen zu halten, wird die Trübe vor dem Transport im allgemeinen eingedickt. Als Druckerhöhungsstationen kommen im allgemeinen Pumpen oder Dosierer in Frage. Diese benötigen jedoch Spülwasser, das die eingedickte Trübe wieder verdünnt. Das von außen in die Anlage eingeführte Spülwasser muß deshalb gegebenenfalls wieder entfernt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Aufbau einer hydraulischen Förderanlage der eingangs beschriebenen Art zu verbessern und den Transport von Trübe wirtschaftlicher zu gestalten.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß einer oder mehreren Druckerhöhungsstationen Filtervorrichtungen zugeordnet sind, wobei der Niederdruck-Trübeeinlaß der Druckerhöhungsstation an den Trübeauslaß der Filtervorrichtung und die Flüssigkeitszuführungsleitung der Druckerhöhungsstation an die Reinflüssigkeitsleitung der Filtervorrichtung angeschlossen sind.

Damit wird die Wirtschaftlichkeit einer hydraulischen Förderanlage erheblich verbessert, denn das zum Betrieb der Druck erhöhenden Station benötigte Spülwasser braucht nicht von außen herangeführt zu werden, es wird vielmehr der transportierten Trübe vor Eintritt in die Druckerhöhungsstation entnommen und der Trübe nach Durchtritt durch die Druckerhöhungsstation wieder zugeführt Damit läßt sich auch der Eindickungsgrad der zu transportierenden Trübe optimal einstellen, so daß das von der Druckerhöhungsstation zugesetzte Spülwasser die Trübe nicht mehr in unerwünschter Weise verdünnt, sondern sie optimal einstellt Schwankungen der transportierten Trübemengen können dadurch ausgeglichen werden, daß zwischen die Reinflüssigkeitsleitung und die Flüssigkeitszuführungsleitung ein Übergangsspeicher für das Reinwasser geschaltet ist Dadurch lassen sich jedenfalls Trübebehälter, die zwischen den Druckerhöhungsstationen zum Ausgleich angeordnet sind und in denen die mitgeführten Feststoffe zum Absetzen neigen, vermeiden.

Eine für die beschriebene hydraulische Förderanlage besonders günstige Filtervorrichtung besitzt ein die Trübe führendes Gehäuse mit darin angeordneten Filterelementen, deren Innenräume mit Reinflüssigkeitsleitungen oder einem Rohrsystem verbunden sind, wobei sowohl der Querschnitt der Filterelemente als auch die für die einzudickende und die eingedickte Trübe neben und zwischen den Filterelementen vorhandene Drucktrittsquerschnitte in Richtung zum Trübeauslaß des Gehäuses stetig abnehmen. Eine solche Filtervorrichtung eignet sich nicht nur zum Eindicken von Trüben mit verhältnismäßig geringem Feststoffgehalt, sondern auch zum Eindicken von Trüben mit verhältnismäßig großem Feststoffgehalt. Sie ist einfach aufgebaut und daher leicht zu kontrollieren. Wesentlich ist, daß eine solche Filtervorrichtung einen guten Selbstreinigungseffekt aufweist, wobei eine zusätzliche Reinigung möglich ist, wenn die Filterelemente in zwei oder mehreren Gruppen angeordnet sind und jede Gruppe unabhängig von der oder den anderen mit einer Rückspülvorrichtung verbindbar ist. Diese Filtervorrichtung kann selbst dann kontinuierlich arbeiten, wenn eine Reinigung der Filterelemente durch Rückspülung erforderlich sein sollte, weil immer nur eine Gruppe rückgespült wird, während die restlichen ungestört arbeiten.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung im Längsschnitt,

F i g. 2 stellt die Vorrichtung schematisch dar, während in

F i g. 3 das zum gruppenweisen Rückspülen erforderliche Rohrsystem gezeigt ist und

F i g. 4 die Reihenschaltung von mehreren der erfindungsgemäßen Vorrichtungen bei Verwendung in einer hydraulischen Förderanlage darstellt.

In F i g. 1 ist der schematische Schnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt. Die Konstruktion dieser Ausführungsform ermöglicht einesteils die beschriebene Selbstreinigung, zum anderen ist sie auch für gruppenweise erfolgendes Rückspülen eingerichtet, obwohl sowohl die Selbstreinigung allein wie auch das gruppenweise Rückspulen allein schon ausreichend sein kann, die erfindungsgemäße kontinuierliche Funktion zu gewährleisten. F i g. 2 zeigt die Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1.

F i g. 3 zeigt das zum gruppenweisen Rückspülen erforderliche Rohrsystem in seiner Schaltanordnung, und F i g. 4 stellt die Reihenschaltung von mehreren der erfindungsgemäßen Vorrichtungen bei Verwendung in einer hydraulischen Förderanlage dar.

Wie aus den die prinzipielle Konstuktion darstellenden F i g. 1 und 2 hervorgeht, hat das Gehäuse 1 eine sich kegelförmig verjüngende Gestalt Das Gehäuse wird in Längsrichtung von der Trübe durchströmt Die für die gesamte senkrecht nach unten strömende TYübemenge dimensionierte Eintrittsöffnung 8 befindet sich am oberen Ende des Gehäuses, während die der Menge an eingedickter Trübe entsprechende Austrittsöffnung 9 an dem verengten Teil, d. h. unten angebracht ist.

Die in dem Gehäuse 1 angeordneten rohrförmigen Filterelemente 2 werden von Filterflächen gebildet, die eine kegelförmige oder zylindermantelförmige Oberfläche aufweisen. In den F i g. 1 und 2 sind kegelförmige Filterelemente dargestellt, in Fig.3 werden die drei Gruppen der Filterelemente nur durch je einen Kreis angedeutet Das untere Ende der Filterelemente ist geschlossen, oben schließt sich an sie das das filtrierte Wasser ableitende Rohrsystem 10 an. Di·*, senkrechte Anordnung des Gehäuses 1 und der Filterelemente ist unter dem Gesichtspunkt des Funktionsprinzips vorteilhaft, jedoch kann in begründeten Fällen auch eine andere Anordnung gewählt werden.

Qualität, Material und Größe der Filterelemente sowie Form und Maße des Gehäuses werden den jeweiligen betrieblichen Umständen entsprechend gewählt, wichtig ist nur, daß die Flüssigkeit ent'ang der Filterelemente 2, d. h. parallel zu den Filterflächen mit dem notwendigen Druck und einer Geschwindigkeit strömt, daß sich auf den Filterflächen nach Möglichkeit keine Festsubstanz abscheiden kann beziehungsweise daß die Trübe eventuell abgelagerte Feststoffteilchen mit sich reißt. Aus der Austrittsöffnung 9 tritt die eingedickte Trübe aus, durch das Rohrsystem 10 entfernt sich das reine Wasser. Während die Trübe demnach an der Filterfläche entlang strömt, bewegt sich das aus der Trübe austretende reine Wasser senkrecht zu der Filterfläche und gelangt in das Innere des Filterelementes.

Als Material der Filterfläche kommen Textil-, Kunststoff- oder Drahtgewebe, ferner poröse Keramik, Metall oder Kunststoff in Frage. Auch das Maß der Porosität ist variabel und wird der jeweiligen konkreten Aufgabe entsprechend gewählt.

Die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform mit den in dem sich kegelförmig verengenden Eindickgefäß angebrachten kegelförmigen Elementen ermöglicht eine praktisch konstante Strömungsgeschwindigkeit entlang der äußeren Seite der Filterflächen. Diese Lösung ist vorteilhaft, weil sie eine gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung, einheitliche Verhältnisse gewährleistet. Die Selbstreinigung der Filterflächen kann jedoch auch mit abweichenden, zum Beispiel mit zylinderförmigen Filterelementen und einer anderen Form des Eindickbehälters erreicht werden, y, Eine annähernd gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung kann zum Beispiel mit in einem sich stufenweise verschmälernden Gehäuse angebrachten zylinderförmigen Filterelementen verwirklicht werden, deren Zylinderdurchmesser sich stufenweise ändert. In diesem &o Falle ist natürlich die Vorbedingung der Funktion, daß auch die kleinste der auftretenden Geschwindigkeiten den zur Selbstreinigung erforderlichen Wert erreicht.

Wenn sich auf den Filterflächen aus einem beliebigen Grunde Ablagerungen bilden, so steigt dadurch die Geschwindigkeit der Trübe in dem Gehäuse an und dies wiederum fördert die reinigende Wirkung, d. h. die Selbstreinigung erhält sich selbst aufrecht beziehungsweise reguliert sich selbst

Zur Sauberhaltung der Filterflächen steht neben dem Selbstreinigungsprozeß noch die im kontinuierlichen Betrieb anwendbare Rückspülvorrichtung zur Verfügung, bei der die Ableitung der Filterelemente gruppenweise zusammengefaßt ist; die Zahl der Elemente der Gruppen ist ungefähr gleich.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Anzahl der Filterelemente verhältnismäßig klein, und die Elemente können einzeln, unabhängig voneinander gereinigt werden. Das Wort »Gruppe« in der vorliegenden Beschreibung ist demnach so zu verstehen, daß die Gruppe aus einem oder mehreren Elementen bestehen kann.

In den F i g. 2 und 3 sind drei derartige Elementgruppe« dargestellt, die durch Zusammenfassen der benachbarten Elemente zustande kommen. Bei der Ausbildung der Elementgruppe ist die Nachbarschaft jedoch nicht Bedingung. Die durch die Filterflächen der zu einer Gruppe gehörenden Elemente hindurchtretende klare Flüssigkeit gelangt in die Ableitung der Gruppe. Die Ableitung führt durch die Schließkonstruktion 5 und die Mengenmesser 6 hindurch in die gemeinsame Sammelleitung 11.

Die Reinheit beziehungsweise der Verstopfungsgrad der Filterflächen wird während des Betriebes kontinuierlich kontrolliert, indem der Widerstand der Filterfläche und die durchgelassene Flüssigkeitsmenge gleichzeitig gemessen werden. Der Widerstand der Filterfläche ergibt sich als die Differenz zwischen dem an dem auf das Gehäuse 1 montierten Druckmesser 3 und dem an dem in die Gruppenleitung eingebauten Druckmesser 4 angezeigten Wert Die Flüssigkeitsmenge wird mittels des in die Gruppenleitung 11 eingebauten Mengenmessers 6 bestimmt. Der Widerstand der Filterfläche ist charakteristisch für das Ausmaß der darauf befindlichen Ablagerung. Auf diese Weise können die Parameter der Notwendigkeit der Reinigung fixiert werden, und das An- und Abschalten des Reinigungsvorganges ist automatisierbar.

Die Reinigungsvorrichtung wurde auf Grund der Erkenntnis konstruiert, daß zur schnellen und wirksamen Reinigung der Filterflächen ein fluktuierender Rückspülstrom notwendig ist, d. h. die kurzzeitige, sich wiederholende stoßartige Wirkung einer größeren Wassermenge. Die Rückspülung erfolgt dementsprechend in einem (auf der Zeichnung nicht dargestellten) Behälter, in dem ein höherer Druck aufrechterhalten wird als der Betriebsdruck des Eindickbehälters. Der Druckunterschied zwischen Rückspülbehälter und Eindickbehälter ist gleich dem zur Reinigung der Filterflächen notwendigen sog. Rückspüldruck. Das Fluktuieren des Rückspüldruckes kann zum z. B. so erreicht werden, daß sich über dem Wasser in dem Rückspülbehälter hochkomprimierte Luft befindet, d. h. nach dem plötzlichen Strömen des Spülwassers der Druck plötzlich absinkt, worauf der Behälter mit Druckluft aufgefüllt wird.

Wenn bei Verstopfung einer Elementgruppe der Mengenmesser 6 ein Absinken der Menge an reiner Flüssigkeit anzeigt und der Druckunterschied zwischen dem Druckmesser 3 des Eindickbehälters und dem Druckmesser 4 der betreffenden Elementgruppe wächst, so wird die Schließkonstruktion 5 der betreffenden Gruppe geschlossen und sofort anschließend die Armatur 7 geöffnet, die die Elementgruppe mit der Spülleitung 12 verbindet. Sowohl diese wie auch die folgenden Arbeitsgänge beim Rückspülen können ganz

oder teilweise automatisiert werden, denn die gemessenen Parameter sind für diesen Zweck ausreichend.

Mittels der beschriebenen Arbeitsgänge ist die zu reinigende Elementgruppe an die aus dem nicht dargestellten Rückspülbehälter kommende Spülleitung 12 angeschlossen, die beiden anderen Elementgruppen arbeiten indessen ungestört weiter. Während der Zeitdauer der stoßartig pulsierenden Reinigung tritt durch die Austrittsöffnung einesteils die durch die Filterwirkung der beiden arbeitenden Elementgruppen eingedickte Trübe und zum anderen der bei der Reinigung (dem Rückspülen) der dritten Elementgruppe abgelöste feste Stoff aus. Dies hat den Vorteil, daß das beim Filterreinigen anfallende Material keine besondere Behandlung erfordert, wie dies bei den bekannten Vorrichtungen der Fall ist.

Nach dem mittels aufeinander folgender, stoßartiger Reinigungsschläge durchgeführten wirksamen und schnellen Rückspülen wird die Verbindungsarmatur der entsprechenden Elementgruppe wieder geschlossen und die Schließkonstruktion 5 geöffnet. Auf diese Weise wird die gereinigte Elementgruppe erneut in Betrieb gesetzt.

In F i g. 4 ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Trübeeindickungsvorrichtung in einer hydraulischen Förderanlage dargestellt. Außer auf den Gebieten der Mineralaufbereitung und der Wasserreinigung kann der erfindungsgemäße Trübeeindicker auch bei den hydraulischen Förderanlagen für große Entfernungen oder für hohe Drücke eine wichtige Aufgabe erfüllen. Die Wirtschaftlichkeit dieser Förderanlagen wird bei vielen bekannten Ausführungen schon von vornherein dadurch belastet, daß die aus den Produktionsanlagen oder sonstigen technologischen Einheiten austretende Trübe zu dünn ist und bei ihrer Förderung durch Rohrleitungen der Transport der als Ballast zu betrachtenden Flüssigkeit Mehrkosten verursacht.

Die Anwendung des Trübeeindickers kann diese Verhältnisse ändern. Wie aus F i g. 4 ersichtlich, wird im Falle einer Trübe dünnerer Konsistenz als dies dem Transportoptimum entspricht, aus dem Trübebecken 13 mittels der Trübepumpe 14 der Trübestrom durch den Trübeeindicker 15 hindurchgeleitet. In dem Trübeeindicker 15 wird die überflüssige Flüssigkeitsmenge ausfiltriert und gelangt von dort mit einer für die Rückführung in den betrieblichen Kreislauf geeigneten Reinheit in das Becken 16. Dadurch wird einesteils die Menge des überflüssigen Wassers vermindert, zum anderen bietet sich eine Möglichkeit, die mengenmäßigen Schwankungen der aus den technologischen Vorrichtungen ankommenden Trübemenge auszugleichen, indem aus dem Becken 16 bei Bedarf Flüssigkeit in den Trübebehäiter 13 geleitet wird, und auf diese Weise also kein zusätzliches Wasser von außen benötigt wird.

Die eingedickte Trübe, deren Konsistenz nun für einen wirtschaftlichen Transport geeignet ist, gelangt in die Förderpumpe 17 (oder einen Dosierer). Diese Geräte haben im allgemeinen die gemeinsame Eigenschaft, die eintretende Trübe mehr oder weniger zu verdünnen; die Trübepumpen durch aus den Spalt- und Stopfbuchsenspülungen stammende Flüssigkeitsmengen, die zyklischen Dosiervorrichtungen durch aus sonstigen Spülvorgängen stammenden Wassermengen.

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Trübeeindikkers verliert diese durch die Spülwässer auftretende Verdünnung ihren störenden Charakter, da der Eindickungsgrad so gewählt wird, daß sich der optimale Verdünnungsgrad einstellt. Außerdem wird keine

ίο äußere Quelle für das Spülwasser benötigt, sondern dieses wird der Trübe selbst entnommen.

In Fig.4 ist eine mit Hubstationen arbeitende hydraulische Förderung gezeigt, bei der Hubhöhe und Entfernung die in einer Stufe überbrückbaren Werte überschreiten. Wird am Ende des Transportieiluiigsabschnittes 18, der sich an die Förderpumpe 17 anschließt, eine weitere Trübeeindickvorrichtung 19 verwendet, so ermöglicht dies eine sehr vorteilhafte Lösung: die Hubvorrichtung 20 kann selbst im Falle bedeutender Abschnittslängen beziehungsweise Hubhöhen unmittelbar an die Förderleitung angeschlossen werden. Dies war bisher im allgemeinen nicht möglich, da die zeitliche Einheitlichkeit der Strömung in den zwei Rohrabschnitten nicht gewährleistet werden konnte. Die Eindickvorrichtung 19 kann jedoch die sich aus Schwankungen der ankommenden Trübemenge ergebende zusätzliche Flüssigkeitsmenge auf der Flüssigkeitsseite aufnehmen und in den Übergangsspeicher 21 leiten, von wo aus sie zum Ausgleich der Strömungsschwankungen in dem nachgeschalteten Abschnitt in die Hubvorrichtung 20 eingegeben werden kann.

Die bei Hubstationen allgemein angewendete Lösung, zwischen den ersten und den zweiten Rohrleitungsabschnitt einen Trübebehälter mit freier Oberfläehe einzubauen, kann auf diese Weise umgangen werden. Durch die Eindickvorrichtung 19 wird gleichzeitig der Bedarf an Spülflüssigkeit für die Hubvorrichtung abgenommen, ohne daß Wasser von außen zugeführt wird.

An der Empfangsstation am Ende der Förderleitung wird die Trübe durch die Eindickvorrichtung 22 auf den technologisch möglichen Maximalwert eingedickt. Dadurch kann die Vorrichtung, die schließlich zum Trennen der festen von der flüssigen Phase benötigt wird und deren Größe von der Durchsatzmenge abhängt, klein und platzsparend gewählt werden. Dies bedeutet eine beträchtliche Verminderung der Investitionskosten.
Gemäß der obigen Beschreibung sind die Förderpumpe 17 und allgemein alle dem Transport der Flüssigkeit dienenden drucksteigernden Organe der gesamten Vorrichtung so angeschlossen, daß ihr Niederdruckteil mit aem Ausgang der Fiitriervorrichtung in Verbindung steht und sie ihr Spülwasser aus der Reinwasserleitung der gleichen Filtriervorrichtung erhalten. Bei dieser Lösung ist vorteilhaft, daß Trübe und klares Wasser kontinuierlich strömen können, und demnach nicht die Notwendigkeit besteht, die Trübe aus dem Strom zu entnehmen und in einen Trübespeicher zu leiten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Förderanlage für Trüben mit mehreren Druckerhöhungsstationen, bei denen der Trübe Flüssigkeit zugefügt wird, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehreren Druckerhöhungsstationen (17, 20) Filtervorrichtungen (15, 19) zugeordnet sind, wobei der Niederdruck-Trübeeinlaß der Druckerhöhungsstation (17, 20) an den Trübeauslaß der Filtervorrichtung (15,19) und die Flüssigkeitszuführungsleitung der Druckerhöhungsstation (17,20) an die Reinflüssigkeitsleitung der Filtervorrichtung (15,19) angeschlossen sind.

2. Förderanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Reinflüssigkeitsleitung und die Flüssigkeitszuführungsleitung ein Übergangsspeicher (21) geschattet ist.

3. Förderanlage nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Filtervorrichtung mit einem die Trübe führenden Gehäuse (1) und darin angeordneten Filterelementen (2), deren Innenräume mit Reinflüssigkeitsleitungen oder einem Rohrsystem (10) verbunden sind, wobei sowohl der Querschnitt der Filterelemente (2) als auch die für die einzudickende und die eingedickte Trübe neben und zwischen den Filterelementen (2) vorhandenen Durchtrittsquerschnitte in Richtung zum Trübeauslaß (9) des Gehäuses (1) stetig abnehmen.

4. Förderanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente (2) in zwei oder mehreren Gruppen angeordnet sind, und daß jede Gruppe unabhängig von der oder den anderen mit einer Rückspülvorrichtung verbindbar ist.