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Verfahren und Vorrichtung zum Räumen von Absetzbecken Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zum Räunien von Absetzbecken, wie Sandfangbecken,
Eindickbecken und dgl. und auf eine Vorrichtung zur Durchftlhrung des Verfahrens.
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Derartige Becken, an deren Boden sich sinkfähige Partikel in Form
einer Schlammschicht ansammeln, sind mit Räumeinrichtungen versehen, die parallel
zum Beckenboden bewegbar sind und den Schlamm kontinuierlich in einen Schlammsumpf
schieben oder ihn nach oben absaugen.
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Die Räumeinrichtung ist fllr eine eventuelle RUckfahrt (bei Längsbecken)
und fUr Kontrollarbeiten ganz oder teilweise aus der Schlanunschicht oder aus dem
Becken heraushobbar; als Stellantrieb sind alle Arten von Antriebsmitteln, wie Spindelhubwerke,
Iydraulikzylinder, Ketten, Seile und dgl. gebräuchlich.
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Da die Dicke der Schlammschicht schwankt, hängt man die Räumwerkzeuge
nach oben nachgiebig auf. Sie können dadurch nicht überlastet werden und arbeiten
momentane Schlammanhäufungen sozusagen schichtweise von oben ab. Es gibt Jedoch
Fälle, in denen das R&un'werkzeug nicht mehr in der gewünschten Weise dem Schlamm
nach oben ausweicht. Und zwar
setzt sich beispielsweise bei Störungen
im Schlammabzug und/oder bei sonstwie erhöhtem Sinkstoffanfall der gesandte Räumer
in kurzer Zeit so stark niit Schlamm zu, daß er nicht mehr selbsttätig nach oben
in Bereiche geringeren Widerstandes ausweicht und eine Uberlastung mit erheblichen
baulichen Schäden eintreten kann. Außerdem ist ein Ausräumen des Schlamms mit Hilfe
der Räumeinrichtung danach Uberhaupt nicht mehr möglich; er muß nach dem Ablassen
der Uberstehenden Flüssigkeit von Hand und unter erheblichem Zeitaufwand aus dem
Becken herausgeholt werden.
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Es sind bereits Vorschlge gemacht worden, wie ran die Räumeinrichtung
ausbilden muß, damit solche Schwierigkeiten beherrscht werden können.
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Man ist dabei von der Überlegung ausgegangen, daß es zweckmäßig ist,
mit dem RäuraJerkzeug immer in einem Konzentrationsbereich des Schlamms zu arbeiten,
bei dem ein Zusetzen des Räumers und ein Festfahren mit Sicherheit nicht auftritt.
Hierzu vJurde vorgeschlagen, eine Meßgröße zu erfassen, die ein Maß für diese Schlammconzentration
ist, um dann mit ihrer Hilfe aktiv ,d.h. Uber ihren Stellantrieb, auf die Höhenstellung
der Räumwerkzeuge einzuwirken.
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Bei einer bekannten Ausfüh45rungsform dieses Prinzips, die in erster
Linie fllr die Räumung von Schwimmschlamm geeignet ist (DT-OS 2 015 211), taucht
in die zu räumende Schicht zusammen mit dem Räumwerkzeug eine Tasteinrichtung ein,
die aus einer von einer Druckluftquelle gespeisten Lufteinperldüse besteht. Der
zum Einperlen einer bestimmten Luftnenge notwendige Druck ist ein Maß fUr die Konsistenz
des Schlamms und/oder für die Eintauchtiefe der Düse. Weicht der von einem Druckmeßgerät
abgetastete Wert von einem vorgegebenen Sollwert ab oder verläßt er einen eingestellten
Schwankungsbereich, dann erhält der Stellantrjeb einen entsprechenden Impuls zum
Hcben oder Senken des Räumwcrkzcuges.
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Bei einer anderen bekannten Räumeinrichtung <DT-OS 2 148 875) für
ein rundes Absetzbecken wird das rotierende Räumgestänge von einem Hydraulikmotor
angetrieben. Die gesamte Räumeinrichtung ist mit Hilfe eines Hydraulikzylinders
höhenverstellbar. Beide Hydraulikaggregate werden von derselben Druckmittelpumpe
mit Öl beaufschlagt. Dies fUhrt dazu, daß bei steigendem Antriebsbedarf fllr den
Hydraulikmotor der
dann ansteigende Öldruck auch den Hydraulikzylinder
erreicht und diesen zusammen mit dem Räumwerkzeug in eine höher Lage anliebt.
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Bei Nachlassen des Räumwiderstandes sinkt auch der Öldnuck, so daß
der Räumer, infolge seines Eigengewichts und wsr. unterstiltzt durch ein Speicherdruckmedium,
wieder absinkt.
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Aciden bekannten Einrielitun£en haftet der Nachteil an, daß die Räumer
auf Jede Schwankung der Schlammkonsistenz sofort durch Heben und Senken reagieren;
die Räumer beschreiben also Räumbahnen, die stark wellenförmig sind. Bei der erstgenannten
Einrichtung kommt noch hinzu, daß die Lufteinperldüse namentlich beim Betrieb in
einer Schlammschicht sehr emprindlich gegen Schmutzablagerungen ist; schon die geringste
Veränderung des Ausströnquerschnitts rührt zu einer Druck- und dadurch zu einer
unerwünschten Stellungsänderung des Räurners. Es bestand daher die Aufgabe, eine
Räumerkonstrukion bzw.
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ein System zu finden, das wesentlich weniger anfällig ist, bei allen
Arten von Schlamm und bei möglichst allen Becken-, Räumer- und Antriebsarten verwendbar
ist und das iin Betrieb weniger Aufwand erfordert.
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Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Räumer mit im Bereich der
bewegten Räumeinrichtung angeordneten Tasteinrichtung, die mit dem Antrieb ftir
die Höhenverstellung in impulsgebender Wirkverbindung steht, gemaß der vorliegenden
Erfindung durch ein Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man bei
Uber- bzw. Unterschreiten eines der Tasteinrichtung vorgegebenen Wertes des Druckes
die RSumeinrichtung in die nächste von mehreren jeweils im vorgegebenen Abstand
darüber bzw. darunter liegenden Höhenlagen oder in die oberste bzw. unterste Endlage
bewegt. Hierbei entfällt also das ständige Auf-und Abbewegen der Räumwerkzeuge;
diese werden statt dessen immer nur zwischen auf Grund von Betriebserfahrungen festgelegten
Zwischen stellungen hin- und herbewegt, in
denen sie lägere Zeit verharren, da der durch das Anheben auf die nächsthöhere Stufe
stark sinkende Flüssigkeitsdruck meist erheblich unter dem der Tasteinrichtung vorgegebenen
Wert liegt. Außerdem wird dadurch bei den eingangs geschilderten extremen Betriebsereignissen
das Räumwerkzeug spontan und beschleunigt aus dem gefährlichen Bereich gezogen und
trägt momentan auftretende Schlammanhäufungen von oben ab. Dadurch wird der Antriebsbedarf
sowohl für die Stellantriebe als auch fUr den Räumerantrieb selber minimiert.
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Diese geistigen Bedingungen werden nochmals verbessert, wenn nan zwischen
zwei Verstellimpulse der Tasteinrichtung eine vorzugsweise einstellbare Zeit legt,
während der die Wirkverbindung zwischen Tasteinrichtung und Verstellantrieb unterbrochen
ist. Der Raumer verbleibt also immer währen einer Diindcstzeit in der neuen Stellung.
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Dies führt in pralctisch allen Fällen nicht zu einer Überlaqstung
des Räumers, da eine ein Anheben des Räumers um mehrere Stufen erfordernde plötzliche
Schlammanhäufung praktisch wohl nie auftritt. Welche Ruhezeiten zweckrnäßig sind,
hängt von den Betriebsbedingungen ab; sie liegen aber im allgemelnen unter der Zeit
rür eine komplette Räumphase, also bei einem Rundräumer fUr einen Umlauf und bei
einem Längsräumer für eine Hin- und Rtickfahrt.
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Es ist feriier vorteilhaft, der Tasteinrichtung eine gewisse Schwankungsbreite
bezüglich des gemessenen Flussigkeitsdrucks vorzugeben.
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Ein Impuls wird also immer nur dann abgegeben, wenn der Druck die
Grenzwerte dieser Schwankungsbreite Uber bzw. unterschreitet. Auch hierdurch wird
die Zahl der Hub- und Senkvorgänge verringert. Diese Verzögerung ist bei In und
Außerbetriebnahme des Räumers allerdings nachteilig. Hierzu wird gemäß einem Ausgestaltungsgedanken
der Erf indung vorgeschlagen, die Unterbrechung der Wirkverbindung zwischen Tasteinrichtung
und Stellantrieb auf Null zurUckzuneh:nen, so daß der Räumer ohne halt aus der letzten
Detriebostollung in die Jeweilige Endstellung gefahren wird.
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Sollte im Extremfall das Anheben des Räumers in die nächsthöhere Zwischenstellung
nicht ausreichen, ein weiteres Anheben aber infolge der Wirkunterbrechung nicht
möglich sein, dann kann es sinnvoll sein, den Stellantrieb des Räumers bei einer
Belastung, die Uber dem an der Tasteinrichtung eingestellten oberen Grenzwert liegt,
in Hubrichtung nachgeben zu lassen. Nach Überfahren der Schlammanhäufung kehrt der
Räumer dann in die vorher angefahrene Stellung zurUck, ohne daß ein weiterer Schalt-
und Antriebsvorg notwendig ist.
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Die letztgenannte Zusatzmaßnahme hat besondere Vorteile bei Räumern
Zeit mehreren getrennt höhenverstellbaren Räunerkzeugen. Denn da der Flüssigkeitsdruck,
der mit dem Räumwiderstand gleichzusetzen ist, immer nur an bestimmten Stellen,
vorzugsweise nur an einer repräsentativen Stelle, abgetastet wird, können auf diese
Weise außerhalb dieser Stelle auftretende Schlammanhäufungen ohne Rückwirkung auf
die
gesamte übrige Einrichtung abgetragen werden, indem die dort
arbeitenden Räumer fUr sich alleine nach oben ausweichen, Ist die Anhäufung allerdings
so umfangreich, daß das betroffene Räumwerkzeug bis in die nächsthöhere Zwischenstellung
naciibt, dann ist dies ein Zeichen dafür, daß zumindest auch die benachbarten, vorzugsazeise
aber auch alle Ubrigen Räumwerkzeuge an der Beseitigung der Unregelmäßigkeit beteiligt
werden sollten. Man hebt sie deshalb ebenfalls in diese nächste Zwischenstellung.
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Zur Kontrolle des Räurnbetriebs kann es In diesem Zusammenhang zweckdienlich
sein, in gewissen Zeitabständen zu prtlfen, ob alle Räunwerkzeuge in derselben Höhenlage
arbeiten. Ist dies Uber längere Zeit nicht der Fall, dann ist dies ein Zeichen für
eine Störung oder zumindest ein Anlaß, nach der Ursache zu forschen. In einem solchen
Fall sollte daher eine Störmeldung gegeben werden.
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Weitere Einzelheiten des Räunweriahrens und von zu dessen DurchfUhrung
geeigneter Einrichtungen werden anhand der beigefUgten Zeich-.
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nungen erläutert. Darin zeigen: Fig. 1 einen Längsräumer in Seitenansicht,
Fig. 2 das flaumschild des Raumers von Fig. 1 mit der Tasteinrichtung in vergrößerter
Darstellung, Fig. 3 einen hydraulischen Verstellzylinder mit mehreren Endschaltern,
Fig. 4 einen Rundräumer mit 3 Räunischilden in Seitenansicht mit schematisch eingezeichneter
Antriebssteuerung, und Fig. 5 Schaubilder mit zwei typischen Betriebsphasen.
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Von dem Absetzbecken, in dem der Längsräumer nach Fig. 1 arbeitet,
ist die Beckenkrone 1 und der Boden 2 ausschnittsweise dargestellt. Der Längsräurner
enthält eine mit Fahrwerken 3 versehene BrUcke 4, an deren Unterseite Konsolen 5
zum Aufhängen des Räumergestänges befestigt sind. Dieses Gestänge besteht aus Parallellenkerpaaren
6, 6' und unteren Koppelstangen 7, die an ihren unteren gekröpften Abschnitten 8
ein
Räumschild 9 tragen. Als Stellantrieb dient ein Hydraulikzylinder 10, der an dem
oberen Parallellenker 6' angreift.
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Am gekröpften Teil 8 der Koppelstanze 7 ist gemäß Fig. 2 ein Staublech
11 an Arsen 12 pendelnd aufgehängt, und zwar so, daß es in Staubereich des Raumschildes
9 vor diesem herfährt. Es stUtzt sich hierbei auf einer Kraft:eßdose 13 oder dgl.
ab, vori der eine Druck-oder Impulsleitung 14 ausgeht.
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Fig. 3 zeigt den kolbenstangenseitigen Teil des Hydraulikzylinders
10 in vergrößerter Darstellung. Hier ist an dem Zylinder mittels einer Schelle 15
ein Kragarm 16 befestigt, auf dessen Montageleiste 17 mehrere Endschalter 18, 19
und 18 a bis 18 c verstellbar befestigt sind Ihnen liegt am Kolbenstangenauge 20
ein Schaltnocken 21 gegenUber. Die durch die Endschalter definierten zwei End- und
drei Zwisehenstellungen sind mit 22 bzw. 23 und 22 a bis 22 c bezeichnet.
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Die Vorrichtung arbeitet folgenderliaßcn (wobei auch auf in den Figuren
1 bis 3 nicht dargestellte Teile hingewiesen wird): Im Normalbetrieb fährt die RäumerbrUcke
4 in Richtung des Pfeils 24 Uber die Beckenkrone 1; das mit' geringem Abstand Uber
den Beckenboden 2 gezogene Räumschild 9 schiebt die Schlammschicht 25 zusammen und
in einen am Beckenende vorgesehenen Schlammsumpf. Der hierbei aul'-tretende Räumwiderstand
wirkt als Derart in Richtung des Pfeils 26 auf das Staublech 11 und wird von der
Kraftmeßdose 13 aufgenommen. Sobald der Rä.uniwiderstand einen an der Kraftmeßdose
13 oder einem weiter entfernt installierten Meßgerät eingestellten Wert Uberschreitet,
wird ein Impuls erzeugt, der das Anheben des Räumgestänges 6, 6', 7 mit Hilfe des
ilydraulikzylinders 10 auslöst. Das Anheben wird beendet, wenn der Schaltnocken
21 den nächstfolgenden Endschalter 18 a niederdrUckt; die Unterkante des Räumschilds
9 hat dann die in Fig. 1 strlchpurktiert eingetragene Lage 9' eingenommen, in der
sie eine Zeitlang arbeitet. Ist der Räumwiderstand auch in dieser Stellung noch
zu groß, dann wird das Räumschild auch noch in die nächste, durch den Endschalter
18 b definierte Zwischenstellung 9", die auch die oberste Endstellung sein kann,
angehoben.
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Die Endschalter sind auf der Mjontageleiste 17 verstellbar befestigt,
um die Abstände zwischen den Zwischen- und Endstcllungen Jc nach den Betriebsverhältnissen
variieren zu können. So wird man z.B. bei einem Rundeindickbecken rür ICohle- oder
Erzsehltnrnne die Zwischenstellungen in 25, 50, 75 und ggf. noch in 100 cm Höhe
über dem Beckenboden wählen.
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Fig. 5 zeigt in Form von Diagrarnr:ien einen typischen Ausschnitt
aus den Vorgängen beim Betrieb eines erfindungsgemäßen Räumers. Auf der Abszisse
ist die Zeit t (in Minuten) bzw. fllr einen Rundrä.w::er die Zahl der Umltiure U
(in min. 1) aufgetragen. Im obcrcn Diagramm ist auf der Ordinate die Höhenstellung
11 (in cm) der Rd.umsciiildkante über dem Beckenboden und im unteren der Staudruck
p (in p/cm2) aufgetragen.
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Betrachtet man zunächst die in ausgezogenen Linien eingetragenen Kurvenverläufe,
so erkennt man, daß die Kurve 27 für den Staudruck etwa horizontal innerhalb eines
schraffierten Bandes 28 verläuft.
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Dieses Band 28 soll andeuten, daß Druckschwankungen, die innerhalb
der durch das Band festgelegten Grenzen 29, 30 bleiben, nicht zu einen Impuls zum
Anheben des Räumschilds fuhren. Steigt dann aber der Staudruck (im dargestellten
Fall nach 15 min. Bctricbszeit) bis zum oberen Grenzwert 29, weil sich eine größere
Schlammanhäufung gebildet hat, dann wird der Stellantrieb im Hubsinn eingeschaltet
und das Räurnschild in die nächste, 25 cm Uber dem Beckenboden liegende Stellung
31 gehoben. Zugleich sinkt, wie die untere Kurve 27 auseist, der Staudruck p auf
einen niedrigeren Wert, der hier z.B. zunächst noch Uber dem unteren Grenzwert 30
liegt. Nach Uberfahreii bzw. teilweisen Ab tragen der Schlammanhäufung fällt der
Staudruck weiter ab und erreicht bei 32 schließlich den unteren Grenzwert 30. Dadurch
erhält der Stellantrieb den Befehl zum Absenken; dieser Vorgang führt dann wieder
zu einer Steigerung des Staudrucks bis zu einem Wert, der etwa in der Mitte des
Bandes 28 liegt.
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Da es vorkommen kann, daß der Staudruck in wesentlich kürzeren Zeitabständen
die eingestellten Grenzwerte Uber- bzw. unterschreitet und das Räumschild dadurch
allzu häufig gehoben und gesenkt würde, wird es als zweckmäßig angesehen, nach Jedem
Schalt- bzw. Bewegungsvorgang eine - vorteilhafterweise einstellbare - Zeitspanne
vergehen zu lassen, bis der nächste Stellimpuls wirksam werden kann. Wie der Bewegungs-und
Druckverlauf dann aussehen kann, ist in den Diagrammen in gestrichelter Form dargestellt.
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Die Kurve 27'fUr den Staudruck befinde sich zunächst wieder innerhalb
des Bandes 28, das Räumschild arbeitc in der ersten Zwischen stellung in 25 cm Höhe
über dem Beckenboden. Steigt der Staudruck und erreicht die obere Grenze 29 des
Bandes 28, dann wird das Räumschild analog zu dem vorher geschilderten Beispiel
in die nächsthöhere, hier Jedoch 50 cm Uber dem Beckenboden liegende Stellung gehoben.
Der Staudruck, der hierdurch zunächst etwas absinkt, steigt Jedoch schon kurze Zeit
später wieder bis zum oberen Grenzwert 29.
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Der dadurch ausgelöste Impuls bleibt aber zunächst noch wirkungslos,
da der bei 33 in der nächsthöheren Lage arigekommene Räumer ein Zeit schaltwerk
in Gang setzt, das urtiilrend der schraffiert dargestellten Zeitspanne 34 die Wirkverbindung
zwischen dem Geber der Staudruckimpulse und dem Stellantrieb blockiert. Erst wenn
diese Zeit (bei 35) abgelaufen ist, wird der vorher (bei 36) gespeicherte Impuls
wirksam und veranlaßt den Stellantrieb zum Anheben des Räumschildes in die zweite
Zwischenstellung 37. Der Staudruck sinkt hierdurch wieder unter den oberen Grenzwert
29 ab.
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Nicht dargestellt ist, wie der Räumer auf mehrere kurz hintereinander
erfolgende Unterschreitungen des unteren Grenzwertes reagiert. Nach dem Vorstehenden
ist aber klar geworden, daß auch dann nach Abschluß Jedes Absenkvorganges zunächst
das Zeitschaltwerk läuft und ein eventueller weiterer Absenkimpuls erst nach Ablauf
der eingestellten Zeit wirksam werden kann.
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In extreir.en Fällen kann es vorkommen, daß trotz Anliegens des Räumschilds
in der nachfolgenden Schaltpause der Staudruck weiterhin steigt, und zwar stärker,
als in der Kurve 27' bei 38 angedeutet.
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Dieser Spitzenwert 38 liegt nach innerhalb des zulässigen, durch die
aterialfestikcit vorgegebenen Grenzwertes. Sollte er sich diesem dennoch nähern,
dann kann bleibenden Schäden dadurch vorgebeugt werden, daß auf der Lagerungs- und
Antriebsseite des Räumschildes ein nachgiebiges Zwischenglied eingefugt wird, das
das RSumschild außerprogra=äßig nach oben ausweichen l&ßt. Dieses Zwischenglied
könnte z.B. die Form einer durch Gewichte belastegten Wippe haben, an der das Widerlager
des Hydraulikzylinders 10 befestigt ist.
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Die Figur 4 zeigt einen mit 3 Räumschilden 39, 39', 39" ausgestatteten
Rundräumer, der in einem runden Absetzbecken mit schräger Sohle 40 und zentralem
Schlanmlsumpf 41 arbeitet. Jedes Schild ist mittels
eines eigenen
Gestänges 42, 42', 42" mit der Brücke 43 verbunden und durch ein Hydraulikzylinder
44, 44', 44" schwenkbar.
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Die nur schematisch dargestellte Antriebs- und Steuereinrichtung enthält
eine Tasteinrichtung mit Staublech 11' und Kraftmeßdose 13'.
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Die von Letzterer ausgehende Leitung 14' führt zu einem Druckmeß-und
-schaltgerät 45, das mit zwei einstellbaren Orenzwertgebern 45', 45" ausgerdstet
ist. Die zugehörigen Steuerleitungen stehen Uber eine Steuereinheit 46 mit dem Magnetventil
47 in Verbindung. Über dieses Ventil werden die Hydraulikzylinder 44, 44', 44" mit
Druckmittel versorgt, das von einer Pumpe 48 bzw. einem Druckspeicher 49 zur Verfügung
gestellt wird. Die Hydraulikleitung 50, die mit der beim Absenken beaufschlagten
Seite der Hydraulikkolben verbunden ist, enthAlt am Ende einer Zweigleitung 51 ein
Überströmventil 52. Dieses Ventil 52 spricht dann an, wenn der Räumwiderstand an
einem oder mehreren der Räumsehilde einen Wert erreicht, der oberhalb des am Druckmeß-
und Schaltgerät 45 eingestellten Grenzwerts, aber noch unterhalb desjenigen Wertes
liegt, bei dem Schäden am R§umer zu befUrchten sind. Dieses Ausweichen geschieht
ohne Einfluß auf den Schaltzustand der gesamten Ubrigen Anlage und auch ohne Einfluß
auf -die Stellung der benachbarten Räuzuschilde. Sollte Jedoch der betroffene Hydraulikzylinder
durch Nachgeben des Kolbens den nächsthöheren Endschalter anfahren, dann kann eine
Synchronschalteinrichtung dafür sorgen daß zumindest auch die benachbarten Räumschilde,
vorzugsweise aber alle Ubrigen aktiv in diese Lage gehoben werden, in der auch der
auslösende Zylinder dann vorerst bleibt.
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Erhalten im Normalfall, d.h. Uber die Tasteinrichtung, alle Stellantriebe
den Befehl zum Senken oder Heben, dann ist es wichtig, daß alle Räumschilde die
neue Stellung auch wirklich erreichen. Dies wird von der Steuereinheit in regelmäßigen
Zeitintervallen kontrolliert. Ergibt die PrUfung nach einer gewissen Schonzeit immer
noch eine Unregelmüßigkeit, dann wird ein optisches und/oder akustisches Warnger&t
53 eingeschaltet. Die Überwachung schließt auch ein, daß ein neuer Stelle impuls
erst dann wirksam werden kann, wenn alle Räumschilde de neue StellXung erreicht
haben.
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Zahlreiche Abwandlungen und weitere Ausgestaltungen im Rahmen der
Erfindung sind denkbar. So kann z.B. ein Räumschild selber oder ein Teil von ihm
als Tasteinrichtung dienen; auch können mehrere an
repräsentativen
oder kritischen Stellen angeordnete Tasteinrichtuen vorgesehen sein. Da ein Schlamms
tau in der Regel von der Austragsseite her itverursacht wird, ist es sinnvoll, die
Austragvorrichtung durch die Räumeinrichtung und zwar insbesondere durch die Tasteinrichtung,
im Sinne einer Beseitigung des Staus zu beeinflussen.
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Selbstverständlich kann die Jeweilige Lage der Räumachilde in einer
Schaltwarte fernanzezeigt werden. Hierzu sind dann an den Hydraulikzylindern Endschalter
mit bistabilen Kontakten erforderlich An Stelle der Hydraulikzylinder können auch
elektrisch betriebene Spindelhubwerke Verwendung finden.
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L e e r s e i t e