DE2906316C2 - Rohrkammeraufgeber zum hydraulischen Transport körnigen Materials - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Rohrkammeraufgeber zum hydraulischen Transport körnigen Materials, insbesondere von Erz und/oder Kohle, mit mehreren durch Sperrorgane beidseitig verschließbaren Rohrkammern, die mit der Trübe- und einer Klarwasserleitung sowie der abführenden Rohrleitung verbunden sind, wobei in der Trübeleitung eine Trübepumpe zum Zuführen des Wasser-Feststoffgemisches und in der Klarwasserleitung eine das Klarwasser, das über die Rücklaufleitung im Kreislauf geführt wird, zuführende Hochdruckpumpe angeordnet ist und wobei die Sperrorgane über ein Steuerungssystem mit Zeit- und Mengenmeßgeräten im Takt gesteuert werden.

Massengüter, wie Erze, Kohle und damit vergleichbare Minerale eignen sich für den hydraulischen Transport über große Entfernungen. Dabei unterscheidet man den sogenannten horizontalen Transport und den vertikalen Transport, wobei beide mit der Schwierigkeit zu kämpfen haben, daß die in der Trübe befindlichen Feststoffe zum Ausfällen neigen. Schwierig ist auch die Erzeugung des für die Förderung erforderlichen Druckes in der Rohrleitung, da die bisher bekannten Trübepumpen nur eine begrenzte Förderhöhe aufweisen. Daher müssen in bestimmten Abständen weitere Pumpen installiert werden, um die Trübe auf dem &o notwendigen Druck zu halten. Um dies zu vermeiden, sind Rohrkammeraufgeber entwickelt worden, die mehr oder weniger nach dem gleichen Prinzip arbeiten, wobei zwei oder drei parallel nebeneinander verlegte Rohrleitungen, sogenannte Rohrkammern, wechselweise und &5 im bestimmten Rhythmus mit der Trübe gefüllt und mit Hilfe einer Klarwasserhochdruckpumpe wieder geleert werden. Dabei wird der jeweils mit Trübe gefüllte Inhalt der Rohrkammer über das von einer Hochdruckpumpe hochgespannte Wasser in die Förderleitung hineingedrückt. Hierdurch ist es möglich, derartige Trüben über große Entfernungen horizontal und auch vertikal zu transportieren.

Aus der DE-PS 15 56 735 ist ein Verfahren und ein Rohrkammeraufgeber bekannt, bei dem durch Abstimmung der verschiedenen Strömungsvolumen, der Geschwindigkeiten und der Länge der Kammern eine vollständige Entleerung der Kammern sichergestellt werden soll. Das Verfahren ist recht aufwendig. Darüber hinaus ist nachteilig, daß die für ein Überfahren der Schieber der Sperrorgane mit Klarwasser notwendige Schaltung und Einrichtung an veränderte Verhältnisse kaum anpaßbar ist. Darüber hinaus ist es nach dem bekannten Verfahren und der Vorrichtung nur möglich, Wasser-Feststoff gemische bis 3 mm zu fahren, während heute Gemische mit Körnungen zwischen 0 und 60 mm hydraulisch transportiert werden müssen. Auch die Feststoffanteile sind unbefriedigend und das Verfahren nur bei kurzen Rohrkammerlängen von unter 10 m einwandfrei anwendbar. Im Prinzip die gleichen Nachteile weist der aus der DE-PS 17 56 591 bekannte Zweikamrner-Rohraufgeber auf, der über ein zentrales Steuersystem verfügt. Ober dieses Steuersystem wird der öffnungs- und Schließtakt der Ventile bzw. Sperrorgane geregelt, wobei Durchflußi.iengen- und Füllgrad-N'.eßgeräte in den Rohrkammern vorgesehen sind. Die Durchflußmengenmessungen werden aber ausschließlich durchgeführt, um Verstopfer frühzeitig festzustellen und Gegenmaßnahmen einzuleiten. Eine gleichmäßige und an die jeweiligen Gegebenheiten leicht anpaßbare Förderung ist mit einem derartigen Rohrkammeraufgeber nicht gewährleistet. Bei den bekannten Rohrkammeraufgebern ist besonders nachteilig, daß sie in senkrechter Anordnung nicht einsetzbar sind, weil dann die Sperrorgane durch das ausfallende bzw. absinkende Fördergut beeinträchtigt und verstopft würden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rohrkammeraufgeber mit jeweils im klaren Wasser schaltenden Sperrorganen zu schaffen, der leicht an Änderungen insbesondere der Körnung und Zusammensetzung der Trübe anzupassen und sowohl für den horizontalen als auch für den vertikalen Einsatz geeignet ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an die Trübeleitung zwischen Trübepumpe und einem zusätzlichen Sperrorgan eine Klarwasserzusatzleitung angeschlossen ist, die über ein Sperrorgan verfügt, das gegensinnig zum Sperrorgan in der Trübeleitung schließend geschaltet ist.

Ein derartiger Rohrkammeraufgeber kann durch beispielsweise hand- oder mechanische Verstellung der Sperrorgane vor der Trübepumpe veränderten Verhältnissen angepaßt werden. Die Hochdruckpumpe und auch die Trübepumpe können immer gleichmäßig betrieben werden, da der »Niederdruck«-KIarwasserpfropfen mit seiner vorgegebenen Form und Länge genau dort vor der Kammer bzw. am Ende der Kammer positioniert werden kann, wo die Sperrorgane liegen, so daß diese immer im klaren Wasser schließen und öffnen. Auch die Größe des Pfropfens ist genau und sehr einfach einstellbar, d. h. bei zum Absinken neigendem Material wird durch einen entsprechend weit über dem Sperrorgan stehenden Pfropfen das Zusetzen des Sperrorgans sicher verhindert. Bei weniger zum Absinken neigendem Material wird dieser Pfropfen

entsprechend kleiner ausgebildet Um die Klarwassermenge jeweils genau bestimmen zu können und um diesen Klarwasserpfropfen möglichst weitgehend wiederzugewinnen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein Mengenmeßgerät den Rücklaufbitungen mit den Sperrorganen zugeordnet ist Du/di das weitgehende Abschöpfen des Klarwasserpfropfens wird eine unnötige Verdünnung der Trübe bzw. des Fördergutes verhindert Die Abschöpfung erfolgt dabei jewel's im Bereich der Rücklaufleitung. Dabei ist es weiter zweckmäßig, den Rohrkammern auf die Sperrorgane geschaltete Sinkgeschwindigkeits- und/oder Konsistenzmeßeinrichtungen zuzuordnen. Mit Hilfe einer derart ausgebildeten Rohrkammer können unvorhergesehene Schwankungen bezüglich Art, Konzentration '5 und Korngröße des Fördergutes gut aufgefangen bzw. unschädlich gemacht werden, da über die entsprechenden Einrichtungen die Öffnungszeiten der Sperrorgane geregelt werden.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß erstmals ein Rohrkammeraufgeber geschaffen ist, der nicht nur in söhliger Lage betrieben werden kann, sondern auch in seigerer Lage. Damit wird ein derartiger Rohrkammeraufgeber beispielsweise im untertägigen Bergbau auch in Bereichen einsetzbar, wo er bisher wegen der fehlenden söhligen Räume nicht verwendet werden konnte. Insbesondere kann der erfindungsgemäße Rohrkammeraufgeber aber im Meeresbergbau eingesetzt werden. Für alle Einsatzfälle bringt er erhebliche Vorteile, weil er sicher arbeitet und eindeutig weniger verschleiß- und reparaturanfällig ist. Erst dadurch ist er beispielsweise für den Meeresbergbau einsatzfähig, da er ansonsten wegen des Verschleißes, insbesondere der Sperrorgane, zu häufig zur Wasseroberfläche hochgeholt werden müßte und damit unwirtschaftlich wäre. Durch die großen einsetzbaren und auch eingesetzten Rohrkammerlängen können die Verschleißzahlen wegen der weniger notwendigen Schalttakte weitergesenkt werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Ausbildung gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen schematisch dargestellten Zweikammer-Rohraufgeber,

F i g. 2 ein Schaltschema für einen derartigen Zweikammer-Rohraufgeber.

Der in Fig. 1 dargestellte Zweikammer-Rohraufgeber besteht aus den Rohrkammern 10, 11, wobei die Durchmesser der Rohrkammern, mit denen der Rohrleitung 3 und Trübeleitung 14 übereinstimmen.

Die beiden Rohrkammern 10 und 11 sind senkrecht und parallel zueinander angeordnet. Sie werden über die Trübepumpe 30 wechselweise über den Rohrkammereinlaß 16 befülll, während auf der Seite des Rohrkammerauslasses 17 der Austrag und die Föroerung der Trübe durch die Klarwasserhochdruckpumpe 20 mit Hilfe einer geeigneten Sperrorgansteuerung der Rohrkammern erreicht wird. Die Steuerung dieser Sperrorgane 21—24 sowie 31 und 32 erfolgt so, daß die Klarwasserhochdruckpumpe 20 nicht mit Feststoff in Berührung kommt. Hierdurch ist ein störungsfreier Betrieb der Klarwasserhochdruckpumpe 20 gewährleistet.

Damit die Feststoffe, infolge ihrer Sinkgeschwindigkeit während des Umschaltens von einer Rohrkammer 10, 11 auf die andere, sich nicht auf dem Sperrorgan 33, 35 absetzen können, wird der Saugbereich der Trübepumpe 30 kurzzeitig mit Klarwasser versorgt. Die hierfür vorgesehene Zeitspanne richtet sich nach der für das Schalten der Sperrorgane 33, 35 benötigten Zeit. Das Überfahren der Sperrorgane 33, 35 mit Klarwasser wird dabei dadurch erreicht, daß in der Trübeleitung 14 ein Sperrorgan 32 angeordnet ist. Da diese beiden Sperrorgane 31, 32 aufeinander abgestimmt arbeiten, kann jeweils ein Klarwasserpfropfen von definierter Länge in die Leitung gegeben werden, der nach Durchlaufen der Trübepumpe 30 so positioniert wird, daß er oberhalb des Sperrorgans 33 bzw. 35 und unterhalb derselben verbleibt, so daß dieses Sperrorgan jeweils im Klarwasserzustand bzw. Klarwasserbereich schaltet. Ein Überfüllen der Rohrkammern mit Trübe und damit ein Überfahren der Sperrorgane 22, 24 mit Trübe wird verhindert, indem in der Rücklaufleitung ein Durchflußmengen-Meßgerät angeordnet ist, das über die Menge des passierenden klaren Wassers den Füllungsgrad der Kammer erfaßt. Damit wird gleichzeitig sichergestellt, daß die Sperrorgane 22,24 sowie auch 26,28 im Klarwasserbereich schalten.

Bei schräg oder senkrecht angeordneten Rohrkammeraufgebern 10, 11 wird gleichzeitig durch das Überfahren der Sperrorgane 33, 34 bzw. 35, 36 mit klarem Wasser verhindert, daß die mit Trübe gefüllte Rohrkammer wegen der langsam absinkenden Feststoffe verstopft. Dies wird zusätzlich noch dadurch sichergestellt, daß das den Sperrorganen 21, 23 und den Druckausgleichssperrorganen 25, 27 von der Klarwasserhochdruckpumpe 20 über die Klarwasserleitung 18 herangeführte Druckwasser so rechtzeitig in die Rohrkammern 10, 11 drückt, daß die in den Klarwasserpfropfen, die sich auch oberhalb der Sperrorgane 33,

35 ausgebildet haben, eingedrungenen Feststoffteilchen wieder entgegen ihrer Absinkbewegung in Richtung Förderleitung 3 beschleunigt werden.

Im nächsten Fördertakt wird der Klarwasserpfropfen bei der Beaufschlagung der Rohrkammern 10, 11 mit Hochdruckwasser bis in den Bereich des Rohrkammerauslasses 17 und der dort angeordneten Sperrorgane 34,

36 gefördert und ebenso wie bei den Sperrorganen 33, 35 beiderseits derselben positioniert. Bei senkrecht oder schräg angeordneten Rohrkammeraufgebern können die während des Fördertaktes gleichzeitig zum Absinken neigenden Feststoffteilchen eine stärkere Überfahrung der ausgangsseitigen Sperrorgane 34, 36 des Rohrkammeraufgebers mit Klarwasser erforderlich machen. Die Beanspruchung der als Sperrorgane 33—36 dienenden Schieber ist weitgehendst minimiert.

Während Fig. 1 die wesentlichen Teile des Rohrkammersystems 10, 11 wiedergibt, sind in Fig. 2 die Schaltvorgänge des nachfolgend beschriebenen gesamten Schaltschemas wiedergegeben. Dabei zeigt Stellung 0, daß die Kammer 10 gerade mit Trübe gefüllt wird, während die in der Kammer 11 befindliche Trübe in die Rohrleitung 3 ausgetragen und gefördert wird. Die Ausgangsstellung der Sperrorgane ist so, daß die Trübe über das Sperrorgan 31 in die Trübepumpe 30 und von dort in die Rohrkammer 10 gelangt. Die Sperrorgane 22, 26 sind geöffnet, damit das in der Rohrkammer 10 befindliche Klarwasser herausgedrückt werden kann. Das Sperrorgan 34 ist so angeordnet, daß beim Schließen der Sperrorgane 22, 26 auf jeden Fall ein Klarwasserpfropfen vor dem Sperrorgan 34 selbst verbleibt. Gleichzeitig wird über die Klarwasserhochdruckpumpe 20 Druckwasser über die Klarwasserleitung 18 und durch die Sperrorgane 23, 27 in die Rohrkammer 11 gedruckt Dadurch wird die in der Rohrkammer 11 befindliche Trübe verdrängt und über das geöffnete Sperrorgan 36 in die Rohrleitung 3

übergehen.

Bei der Stellung 1 ist die Rohrkammer 10 annähernd mit Trübe gefüllt. Um ein Schalten des Sperrorgans 33 im Klarwasserbereich zu ermöglichen, ist das Sperrorgan 31 geschlossen und das Sperrorgan 32 geöffnet, so daß kurzzeitig über die Trübepumpe 30 ein Klarwasserpfropfen in die Rohrkammer 10 hineingedrückt wird. Die übrigen Sperrorganstellungen sind unverändert. Dabei bewirkt der Klarwasserpfropfen gleichzeitig, daß das Sperrorgan 33 während der Umschaltphase von Niederdruck auf Hochdruck nicht nur im Klarwasser schalten kann, sondern daß gleichzeitig auch die Trübeteilchen, die nach unten absinken wollen, die Absperrorgane nicht erreichen.

Die Stellung 2, die in Fig.2 auch gezeigt ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrorgan 33 und gleichzeitig auch die Sperrorgane 22, 26 geschaltet sind. Das Befüllen der Rohrkammer 10 ist damit abgeschlossen.

In der Stellung 3 ist das Druckausgleichssperrorgan 25 geöffnet, d.h. die Rohrkammer 10 wird mit Hochdruck vorgespannt. Danach ist die Rohrkammer 10 bereit zum Trübefördern.

Bei der Stellung 4 schließen die Sperrorgane 23, 27 sowie 36 den Bereich der Rohrkammer 11 ab. Gleichzeitig wird das Sperrorgan 34 sowie zusätzlich auch das Sperrorgan 21 geöffnet, so daß über die Klarwasserhochdruckpumpe 20 Druckwasser in die Rohrkammer 10 hineingedrückt wird. Damit beginnt die Förderung der in der Rohrkammer 10 anstehenden Trübe. Bei der Stellung 5 öffnet das Druckausgleichssperrorgan 28, d.h. die Rohrkammer 11 wird auf Niederdruck entspannt. Danach ist die Rohrkammer bereit zum Befüllen.

Nach Stellung 6 ist das Sperrorgan 32 in der Klarwasserzusatzleitung 15 wieder geschlossen, während das Sperrorgan 31 in der Trübeleimng 14 wieder öffnet, so daß Trübe über die Trübepumpe 30 strömen kann.

Durch Öffnen bei Stellung 7 des Sperrorgans 35 und gleichzeitiges Öffnen des Sperrorgans 24 kann die Trübe dann mit Hilfe der Trübepumpe 30 in die Rohrkammer 11 hineingedrückt werden.

Kurz bevor bei Stellung 8 die Rohrkammer 11 vollständig mit Trübe gefüllt ist und die Rohrkammer 10 noch geleert wird, öffnet sich das Sperrorgan 32 in der Klarwasserzusatzleitung 15 wieder, während gleichzeitig das Sperrorgan 31 in der Trübeleitung 14 schließt. Dadurch wird kurzzeitig ein Klarwasserpfropfen in die Rohrkammer 11 gedrückt, so daß anschließend die Schaltvorgänge des Sperrorgans 35 im Klarwasserbereich erfolgen können.

Bei Stellung 9 schließen die Sperrorgane 24,28 sowie 35. Damit ist der Füllvorgang der Rohrkammer 11 abgeschlossen. Die Rohrkammer 11 steht fertig zum Abfördern der Trübe in die Rohrleitung 3.

Nach Stellung 10 ist das Druckausgleichssperrorgan 27 geöffnet, so daß die Rohrkammer 11 mit Hochdruck vorgespannt wird. Damit wird die Rohrkammer 11 endgültig förderbereit gemacht.

Bei Stellung 11 sind die Sperrorgane 23, 27 sowie 36 wieder geöffnet, während die Sperrorgane 21,25 und 34 schließen. Damit beginnt die Leerförderung der Rohrkammer 11.

Stellung 12 zeigt ein geöffnetes Druckausgleichssperrorgan 26, womit angezeigt wird, daß die Rohrkammer 10 wieder auf Niederdruck bzw. Normaldruck entspannt wird. Danach kann die Rohrkammer 10 erneut gefüllt werden.

Die Stellung 13 zeigt ein geöffnetes Sperrorgan 31, während das Sperrorgan 32 in der Klarwasserzusatzleitung 15 wieder geschlossen ist. Die Trübepumpe 30 ist somit wieder förderbereit für die Trübe.

Stellung 14 schließlich entspricht der Ausgangsstellung 0, da nun die Sperrorgane 22 und 33 wieder geöffnet sind, so daß einerseits das in der Rohrkammer 10 befindliche Klarwasser im Bereich des Rohrkammerauslasses 17 austreten und die Trübe in die Rohrkammer 10 eintreten kann, während gleichzeitig der Inhalt der Rohrkammer 11 in die Rohrleitung 3 ausgetragen und gefördert wird.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Rohrkammeraufgeber zum hydraulischen Transport körnigen Materials, insbesondere von Erz und/oder Kohle, mit mehreren durch Sperrorgane beidseitig verschließbaren Rohrkammern, die mit der Trübe- und einer Klarwasserleitung sowie der abführenden Rohrleitung verbunden sind, wobei in der Trübeleitung eine Trübepumpe zum Zuführen des Wasser-Feststoff gemisches und in der Klarwasserleitung eine das Klarwasser, das über die Rücklaufleitung im Kreislauf geführt wird, zuführende Hochdruckpumpe angeordnet ist und wobei die Sperrorgane über ein Steuerungssystem mit Zeit- und Mengenmeßgeräten im Takt gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß an die Trübeleitung (14) zwischen Trübepumpe (30) und einem zusätzlichen Sperrorgan (31) eine Klarwasserzusatzleitung (15) angeschlossen ist, die über ein Sperrorgan (32) verfügt, das gegensinnig zum Absperrorgan (31) in der Trübeleitung schließend geschaltet ist.

2. Rohrkammeraufgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mengenmeßgerät den Rücklaufleitungen mit den Sperrorganen (22,24) zugeordnet ist.

3. Rohrkammeraufgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Rohrkammern (10, 11) auf die Sperrorgane (31, 32) geschaltete Sinkgeschwindigkeits- und/oder Konsistenzmeßeinrichtungen zugeordnet sind.