DE2723379B1 - Aufgabevorrichtung zum zufuehren von feststoffpartikeln und wasser von einem sumpfauslass zum einlass einer pumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufgabevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Anreicherungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.

Sumpfanordnungen mit Einrichtungen zur Vergrößerung der Konzentration des Verhältnisses von Feststoffpartikeln zu Wasser sind in den US-PS 39 81 541 und 70 373 beschrieben. Gemäß der an erster Stelle genannten Patentschrift werden die Feststoffpartikeln im Sumpf mittels einer mechanischen Einrichtung zu einer Vertiefung bewegt, wo das Material mit Hilfe einer Pumpe entfernt wird. Gemäß der an zweiter Stelle genannten Patentschrift wird das Material zum Pumpeneinlaß bewegt dadurch, daß man den Boden des Sumpfs mit einem ausreichenden Neigungswinkel versieht, welcher den natürlichen Ablagerungswinkel für das in den Sumpf abgeladene Material übersteigt Ein vertikaler Sumpf ist in der US-PS 39 66 261 dargestellt. Das Material wird gemäß dieser Patentschrift angereichert durch Beförderung der Feststoffpartikeln und der Flüssigkeit in eine zweite Vertiefung unterhalb des Sumpfs. Bei sämtlichen genannten bekannten Anordnungen wird die Anreicherung durch

Anhäufung von Feststoffpartikeln begünstigt. Bei keiner

der bekannten Anordnungen kann die Anreicherung auf irgend eine Weise gesteuert werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe

zugrunde, die Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu vermeiden, wobei insbesondere die Anreicherung steuerbar sein soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kennzeichenmerkmale der Ansprüche 1 und 3 gelöst.

Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus dem Anspruch 2.

Demnach schafft die Erfindung eine Aufgabevorrichtung, welche zwischen dem Sumpfauslaß und dem Pumpeneinlaß angeordnet ist. Die Feststoffpartikeln und das Wasser werden physikalisch mittels eines Schaufelrades vom Sumpf zum Einlaß der Pumpe in einer gesteuerten Menge befördert. Eine Düse ist vorgesehen zur Reduzierung der Konzentration, wenn diese einen gewünschten Wert übersteigt. Die Düse bildet ferner eine Einrichtung zum Flüssigmachen des Bereichs um den Einlaß herum, wenn sich die Vorrichtung für eine Zeitdauer in Ruhe befinden sollte. Der Auslaß der Aufgabevorrichtung ist mit der Pumpe durch einen Kanal verbunden, welcher einen kontinuier lieh abnehmenden Querschnitt aufweist. Ein derartiger Kanal bewirkt eine kontinuierlich steigende Geschwindigkeit des durch ihn hindurchtretenden Fluids. Eine kontinuierlich ansteigende Geschwindigkeit bewirkt, daß die Feststoffpartikeln in dem gesamten Fluid dispergiert bleiben, wodurch verhindert wird, daß die Feststoffteilchen sich ablagern und den Einlaß verstopfen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbei spiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Grundriß eines Teils des Sumpfes mit der darin angeordneten Aufgabevorrichtung und der Pumpe, F i g. 2 einen Schnitt 2—2 aus F i g. 1 und

F i g. 3 einen Schnitt 3—3 aus den F i g. 1 und 2.

Gemäß den Zeichnungsfiguren und insbesondere F i g. 1 weist ein generell mit 10 bezeichneter Sumpf Seitenwände U und eine Seiten- oder Endwand 12 auf. Eine generell mit 14 bezeichnete Aufgabevorrichtung umfaßt eine Grube 15, welche im bevorzugten Ausführungsbeispiel vertikale Seiten und einen flachen Boden hat. Eine vertikale Trennwand 16 erstreckt sich quer über der Grube 15 und schlägt an den Seitenwänden 11 an. Die Trennwand 16 hat eine Höhe,

b-, welche die Höhe der Feststoffpartikeln im Sumpf 10 übersteigen sollte und hat allgemein eine Höhe, die dem Wasserpegel im Sumpf 10 entspricht. Die Trennwand 16 braucht jedoch nicht notwendigerweise wasserdicht zu

sein. Die Aufgabevorrichtung 14 hat einen Einlaß 17 und einen Auslaß 18. Der Teil der Aufgabevorrichtung 14 zwischen der Trennwand 16 und der Endwand 12 ist abgedeckt durch eine Ummantelung 19, welche an der Grube 15 durch eine Mehrzahl von Schraubbolzen 30 befestigt ist. Ein Schaufelrad 20 ist drehbar in der Grube 15 angeordnet und mit einer Welle 21 verbunden. An der Welle 21 ist eine Mehrzahl von Schaufeln 22 angebracht, welche sich von der Welle 21 aus radial nach außen erstrecken und eine Breite haben, die der ι ο Entfernung zwischen dem Boden der Grube 15 und der Unterseite der Ummantelung 19 entspricht. Die Welle 21 kann an der Trennwand 16 mittels einer Mehrzahl von Lagern 23 drehbar angebracht sein. Ein Motor 31 kann über irgend eine mechanische Kupplung 32 an der Welle 21 angekoppelt sein. Der Motor 31 ist vorzugsweise ein Antriebsmotor mit variabler Drehzahl, kann jedoch auch ein Motor mit fester Drehzahl sein. Die Ausbildung der Wandung der Grube 15 ist allgemein die eines Spiralgehäuses. Die Welle 21 ist in der Grube 15 derart angeordnet, daß die Schaufeln 22 gerade an dem Scheidepunkt 51 vorbeikommen. Der Radius vom Mittelpunkt der Welle 21 aus gemessen bis zur vertikalen Wand der Grube 15 steigt allmählich an bei Drehung im Uhrzeigersinn in Richtung des Pfeils 50, bis der Auslaß 18 der Aufgabevorrichtung 14 erreicht ist.

Eine Pumpe 25 ist in einem Raum 24 angeordnet, welcher definiert werden kann als der zwischen der Trennwand 16, der Endwand 12 und den Seitenwänden w> 11 gebildete Raum. Die Pumpe 25 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel vertikal angeordnet, jedoch kann jede Art von Pumpen an dieser Stelle verwendet werden, entweder vertikal oder horizontal angebrachte oder in einigen anderen körperlichen Anordnungen angebrachte Pumpen. Die Pumpe 25 hat einen Einlaß 26 (F i g. 2 oder 3) und einen Auslaß 27. Der Einlaß 26 der Pumpe 25 ist durch einen Kanal 28 mit dem Auslaß 18 der Aufgabevorrichtung verbunden. Der Kanal 28 kann die Gestalt eines »Ellbogens« mit allmählich ansteigender Querschnittsfläche vom Einlaß 26 bis zum Auslaß 18 haben. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der Kanal 28 aus Gußeisen oder anderen Materialien und kann mittels Bolzen 29 an die Aufgabevorrichtung 14 angeschraubt sein. Ein Schlammauslaßrohr 38 ist an den Auslaß 27 der Pumpe 25 angefügt und bildet den Anschluß an ein nachfolgendes Transportsystem zur Entfernung des Schlamms aus der Mine. Ein Rohr 35 ist mit einer Düse 36 verbunden, welche gemäß der zeichnerischen Darstellung am Einlaß 17 der Aufgabevorrichtung 14 angeordnet ist. In der dargestellte Ausführungsform ist nur eine einzige Düse 36 gezeigt. Es ist jedoch leicht einzusehen, daß eine Mehrzahl von Düsen verwendet werden kann oder die einzige Düse an einer anderen Stelle angeordnet sein kann, zumal der ,5 Hauptzweck der Düse darin liegt, als Einrichtung zur Verringerung der Anreicherung zu dienen durch Zuführen von Wasser zum Bereich des Einlasses 17 oder durch Fluidisieren von verfestigtem oder zusammengebacktem Feststoffmaterial, welches sich während der w> Zeitdauer anhäufen kann, während welcher die Aufgabevorrichtung nicht im Betrieb ist.

Rampen 37 im Sumpf 10 bilden eine einfache Schwerkraftfördereinrichtung für die Feststoffpartikeln, um in den Ein'aß 17 der Aufgabevorrichtung 14 t,> einzutreten. Es versteht sich, daß auch eine mechanische Einrichtung gemäß der US-PS 39 81541 verwendet werden kann, oder daß der gesamte Sumpf vom Schwerkraftaufgabetyp gemäß der US-PS 38 70 373 sein kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat die folgende Funktionsweise:

Die Feststoffpartikeln werden in den Sumpf 10 zusammen mit Wasser in der Form eines Breis abgeladen. Die Feststoffpartikeln neigen jedoch dazu, sich aus dem Wasser auszuscheiden, und fallen zum Boden des Sumpfs 10, wo sie sich an den Rampen 37 anhäufen und anschließend in den Einlaß 17 der Aufgabevorrichtung 14 weiterbefördert werden. Der Motor 31 wird, falls er nicht vorher eingeschaltet wurde, erregt, was eine Drehung der Welle 21 über die mechanische Kupplung 32 bewirkt. Die Schaufeln 22 drehen sich in Richtung des Pfeils 50, wodurch die Feststoffpartikeln und Wasser vom Einlaß 17 in der Aufgabevorrichtung 14 herum und in den Auslaß 18 dieser bewegt werden. Da die Gestalt der vertikalen Wandung der Aufgabe- oder Zuführvorrichtung 14 eine spiralförmige Ausbildung hat, hält das bei Drehung der Schaufeln 22 zusätzlich aufgenommene Materia! den Strom des Materials auf einer angemessen konstanten Rate, bis es in den Kanal 28 eintritt. Wenn die einzelnen Schaufeln 22 den Scheidepunkt 51 erreichen, tritt eine plötzliche Volumenverringerung ein. Da der Kanal 28 für die Strömung des Schlamms einen geringeren Widerstand hat, tritt dieser in den Kanal 28 ein. Da der Kanal 28 andererseits einen allmählich zunehmenden Querschnitt hat, steigt die Geschwindigkeit und die Turbulenz an, wenn der Schlamm sich bis zum Einlaß 26 der Pumpe 25 vorwärts bewegt. Die Vergrößerung der Geschwindigkeit und der Turbulenz bewirkt, daß die Feststoffpartikeln in Suspension im Wasser gehalten werden, wodurch verhindert wird, daß die Feststoffpartikeln sich ausscheiden und den Einlaß 26 verstopfen. U'c spiralförmige Ausbildung der Aufgabevorrichtung 14 schafft ferner einen Sog, welcher das Material vom Einlaß 17 in die Aufgabevorrichtung 14 zieht. Wenn eine die gewünschte Konzentration übersteigende Ansammlung gerade in den Einlaß 26 der Pumpe 25 gezwungen wird, können zusätzliche Flüssigkeiten beigegeben werden durch Zuführen von Wasser unter Druck zum Rohr 35 und folglich zur Düse 36. Das Ansteigen des Wassers am Einlaß kann gesteuert werden, um die Konzentration auf den gewünschten Wert zu reduzieren. Ferner kann die Umdrehungszahl der Welle 21 variiert werden zur Anpassung an die Kapazität der Pumpe 25, wodurch eine Kavitation der Pumpe verhindert wird und eine vorgegebene gewünschte Anreicherung von Feststoffpartikeln im Wasser erreicht wird.

Die Pumpe 24 braucht nicht notwendigerweise wasserdicht gemacht zu werden, jedoch kann für eine bequeme Wartung die Pumpe 24 wasserdicht gemacht werden, wenn die Vorrichtung in der in den Zeichnungen dargestellten Weise konstruiert ist. In diesem Fall ist die Einfügung von Dichtungen um die Welle 21 und die Ummantelung 19 herum sowie bei der Anbringung des Kanals 28 an der Aufgabevorrichtung 14 notwendig, wobei die Trennwand 16 wasserdicht auszubilden ist. Wenn der Pumpenmotor in einer wassergefüllten Umgebung angebracht ist, kann eine Mehrzahl von Rohren 39 auf einfache Weise verwendet werden, um das Wasser vom Pumpenmotor fernzuhalten. Natürlich kann ein für Unterwasserbetrieb ausgebildeter Motor ebenfalls vorgesehen sein. Ferner kann eine Welle vorgesehen sein, wenn der Motor nicht direkt an der Pumpe angebracht ist.

In der vorstehenden Beschreibung wurde das bevorzugte Ausführungsbeispiel erläutert bei Verwendung von Wasser als Trägerflüssigkeit. Es versteht sich jedoch, daß andere Flüssigkeiten, wie beispielsweise öl oder Methanol, zur Bildung eines Schlamms verwendet werden können, und ein derartiger Schlamm funktioniert in derselben Weise wie der für Wasser beschriebene Schlamm. Die Erfindung ist somit nicht beschränkt auf die Verwendung der besonders beschriebenen Flüssigkeit. "*

Obgleich nur das bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurde, versteht sich, daß der Fachmann verschiedene Änderungen und Abwandlungen vornehmen kann, welche im Bereich des Erfindungsgedankens und der nachfolgenden Ansprüche liegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Aufgabevorrichtung zum Zuführen von Feststoffpartikeln und Wasser von einem Sumpfauslaß zum Einlaß einer Pumpe, wobei der Sumpf Seitenwände und einen Boden aufweist, gekennzeichnet durch eine Grube (15) mit Seitenwänden und einem Boden, welche im Boden des Sumpfs (10) ausgebildet sind, und einem Auslaß (18) und einem Einjaß (17), welcher mit dem Boden des Sumpfs (10) in Verbindung steht, Einrichtungen (37) zum Bewegen der Feststoffpartikeln vom Sumpf (10) in den Einlaß (17) der Grube (15), eine in der Grube (15) angeordnete Schaufelradanordnung (20) zum Bewegen des Materials vom Grubeneinlaß (17) zum Grubenauslaß (18), eine Pumpeneinrichtung (25), deren Einlaß (26) mit dem Auslaß (18) der Grube (15) verbunden ist, sowie eine Einrichtung (28), durch welche dem Wasser und den Feststoffpartikeln eine Geschwindigkeit erteilt wird, welche ausreicht um zu bewirken, daß die Feststoffpartikeln in den Einlaß (26) der Pumpeneinrichtung (25) eintreten.

2. Aufgabevorrichtung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine steuerbare Wasserzufuhreinrichtung (35, 36) am Grubeneinlaß (17) zum Fließendmachen der Feststoffpartikeln und zur steuerbaren Verringerung des Verhältnisses Feststoffpartikeln zu Wasser.

3. Anreicherungsvorrichtung für einen Schlammsumpf, welcher mit Feststoffpartikeln und Wasser füllbar ist, wobei der Sumpf Seitenwände und einen Boden aufweist, gekennzeichnet durch eine längs einer der Seitenwände (12) ausgebildete Pumpenraumanordnung (24) mit einem Boden, eine in dem Boden ausgebildete Grubenanordnung (15), eine vertikale Trennwandanordnung (16), welche quer über der Grubenanordnung (15) angebracht ist und sich zum Kopf des Sumpfs (10) und zwischen den Seitenwänden (11) erstreckt, um die Pumpenraumanordnung (24) abzuschließen, wobei die Grubenanordnung (15) einen Einlaß (17) zu dem Sumpf (10) und einen Auslaß (18) zur Pumpenraumanordnung (24) hat, eine Schaufelradeinrichtung (20), welche drehbar in der Grubenanordnung (15) angebracht ist und wenigstens eine Schaufel (22) aufweist, zum Bewegen der Feststoffpartikeln vom Einlaß (17) zum Auslaß (18), eine Pumpeneinrichtung (25) mit einem Einlaß (26), welcher mit dem Auslaß (18) der Grubenanordnung (15) gekoppelt ist, sowie eine Einrichtung zur Erhöhung der Geschwindigkeit der Bewegung der Feststoffpartikeln durch die Grubenanordnung (15) und den Grubenauslaß (18) um einen Betrag, welcher ausreicht, um im wesentlichen die gesamten Feststoffpartikeln durch die Pumpeneinrichtung (25) von dem Grubenauslaß (18) abzuziehen.