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Die Erfindung betrifft einen Sandklassiertank nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Bei Sandklassiertanks lagern sich die Sandkörner des über einen Wasserstrom in einen Tank eingelassenen Sandes in Abhängigkeit von der Korngröße an unterschiedlich weit vom Einlaß entfernt liegenden Stellen am Tankboden ab. Die Klassierung erfolgt durch Sedimentation der Körner des in einem Wasserstrom transportierten Sandes.
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Ein bekannter Sandklassiertank dieser Art ist aus US-PS 28 40 238 bekannt. Dieser Sandklassiertank weist einen Tankbehälter auf, der an seinem einen Ende mit einem Einlaß zum Einströmen einer Sand/Wasser-Mischung und an seinem anderen Ende mit einem Überlauf zum Auffangen von überschüssigem Wasser versehen ist. Am Boden des Tankbehälters befinden sich zwei in Strömungsrichtung hintereinanderliegende Gefache, die durch eine Stauwand voneinander getrennt sind. Die Stauwand erstreckt sich über die gesamte Breite des Tankbehälters und endet unterhalb des Wasserspiegels. Die schweren Sandkörner der durch den Einlaß in den Tankbehälter einströmenden Sand/Wasser-Mischung fallen entweder direkt in das zum Einlaß nächstliegende erste Gefach oder aber prallen gegen die Stauwand, von wo aus sie dann ebenfalls in das erste Gefach gelangen. Die leichteren Sandkörner werden über die Stauwand gespült und gelangen so in das zweite Gefach. Bei der Stauwand handelt es sich also um eine Prallwand, durch die eine Trennung der Sandkörner in zwei Fraktionen bewirkt wird. Die Klassierung der Sandkörner erfolgt also sowohl durch Sedimentation als auch durch Stromteilung. Hinter der Stauwand entstehen in der Wasserströmung Turbulenzen. Diese Turbulenzen führen dazu, daß die im oberen Strömungsbereich befindlichen leichteren Sandkörner das zweite Gefach überströmen. Sie gelangen also nicht in dieses Gefach und werden über den Überlauf abtransportiert. Ein beträchtlicher Teil der kleinsten Fraktion des zu klassierenden Sandes wird also von dem überschüssigen Wasser über den Überlauf aus dem Tankbehälter herausgespült.
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Ein weiterer bekannter Sedimentations-Sandklassiertank ist in US-PS 32 62 560 beschrieben. Bei diesem Sandklassiertank befindet sich in dem Tankbehälter hinter dem zum Einlaß nächstliegenden Gefach ein Sieb, durch das großflächige Körner aus der Sand/Wasser-Mischung herausgefiltert werden. Durch das Sieb wird also erreicht, daß große scheibenähnliche Körner, die aufgrund ihrer geometrischen Form in der Wasserströmung weitertransportiert würden, als gleichschwere jedoch kugelförmige Sandkörner, die einzelnen Fraktionen nicht verfälschen können. Auf dem Ablagerungsprozeß der feinsten Sandkörner hat dieses Sieb keinen Einfluß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sandklassiertank zu schaffen, bei dem die Ausbeute der kleinsten Fraktion verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Sandklassiertank gelöst, der die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 aufweist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Sandklassiertank befindet sich zwischen dem vorletzten und dem letzten Gefach eine aus zwei gegeneinander verschiebbaren parallelen Platten bestehende Stauwand. Jede Platte weist in ihrem oberen Teil Perforationen auf. Die beiden Platten bilden also eine Lochwand, deren im oberen Teil angeordnete Löcher in ihrer Größe durch relatives Verschieben der Platten gegeneinander einstellbar sind.
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Bei dem erfindungsgemäßen Sandklassiertank bildet sich aufgrund der vor dem letzten Gefach angeordneten Stauwand mit veränderbarem Lochungsquerschnitt eine turbulenzarme Strömung in dem letzten Gefach. Die bis in das letzte Gefach transportierten feinsten Sandkörner (das Feinstgut) können sich also ohne Störungen in diesem Gefach ablagern, da Verwirbelungen in der Wasserströmung kaum vorhanden sind. Dadurch wird beim Klassiervorgang ein großer Prozentsatz des in dem Sand enthaltenen Feinstgut gewonnen.
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Mit dem erfindungsgemäßen Sandklassiertank kann Sand klassiert werden, der Sandkörner von ungefähr 12 mm im Durchmesser bis zu Sandkörnern von 0,002 bis 0,006 mm im Durchmesser aufweist. Der Sandklassiervorgang erfolgt ausschließlich durch Sedimentation. Die Ablagerung des Feinstguts wird dadurch begünstigt, daß vor dem letzten Gefach eine Lochwand angeordnet ist, aufgrund derer sich im letzten Gefach eine turbulenzarme Strömung ausbildet, in der sich die feinsten Sandkörner besonders gut ablagern können. Durch Verschieben der beiden Platten der Lochwand kann der Lochungsquerschnitt eingestellt werden, so daß der Wasserzufluß in das letzte Gefach regulierbar ist.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 beschrieben. Hierbei besteht die Austragvorrichtung eines jeden Gefachs aus zwei Schneckenförderern, von denen die in dem betreffenden Gefach abgelagerte Sandfraktion abtansportiert wird. Mit Hilfe des ersten Schneckenförderers wird der klassierte Sand aus dem Gefach abtransportiert, um ihn weiterzuverarbeiten (beispielsweise abzufüllen). Der zweite Schneckenförderer wird dann in Betrieb gesetzt, wenn sich das Gefach während des Sedimentationsprozesses bis zu einer bestimmten Höhe mit klassierten Sand füllt. Weist nämlich die in den Tankbehälter eingelassene Sand/Wasser-Mischung einen relativ großen Anteil einer bestimmten Sandkorngröße auf, füllt sich das betreffende Gefach sehr schnell auf. Dieses Fach kann dann beim weiteren Sedimentationsprozeß keine Sandkörner mehr aufnehmen, was dazu führt, daß sich auf dem Tankboden im Bereich dieses Gefachs ein Sandhügel bildet. Durch diesen Sandhügel wird die Ablagerung von Sandkörnern in die Nachbargefache gestört, so daß verfälschte Sandfraktionen entstehen. Um eine unverfälschte Ablagerung der Sandkörner zu erzielen, wird daher das bis zu einer bestimmten Höhe gefüllte Gefach während des Sedimentatinsprozesses über den zweiten Schneckenförderer teilweise entleert. Der Einsatz der Schneckenförderer zum Abtransportieren des Sandes aus den einzelnen Gefachen ist insbesondere im Hinblick auf die feineren Sandfraktionen und speziell für das Feinstgut im letzten Gefach vorteilhaft, da der Abtransport des Sandes aus den Gefachen nicht schlagartig einsetzt und somit kann die Ablagerung des Sandes störende Turbulenzen in den Gefachen entstehen. Durch den Abtransport des Feinstgutes mit Hilfe der Schneckenförderer im letzten Gefach wird erreicht, daß das Feinstgut beim Abtransport nicht aufgewirbelt und in den Überlauf gespült wird. Auch dies führt zu einer erhöhten Ausbeute der kleinsten Fraktion.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 3 beschrieben. Hierbei wird der zweite Schneckenförderer dann aktiviert, wenn die Rotationsbewegung des sich drehenden Teils des Sandhöhensensors, der in einer bestimmten Höhe in dem Gefach angeordnet ist, durch Berührung mit der obersten Sandschicht in dem Gefach angehalten wird. Die Steuerung der zweiten Schneckenförderer der Gefache kann also sehr einfach realisiert werden.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigt
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Fig. 1 eine Draufsicht auf den Klassiertank,
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Fig. 2 den Tank aus Fig. 1 in Seitenansicht,
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Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Tank längs der Linie III-III aus Fig. 1,
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Fig. 4 einen Querschnitt des Tanks entlang der Linie IV-IV aus Fig. 2,
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Fig. 5 in ähnlicher Darstellung wie Fig. 4 jedoch in einem etwas größeren Maßstab einen Bodenkanal im Querschnitt mit darin befindlichem Schneckenförderer, und
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Fig. 6 das kleinste Gefachteil aus Fig. 3 in wesentlich größerem Maßstab.
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Die Figuren zeigen einen Klassiertank 1, der von seiner Struktur her eine an sich bekannte Konstruktion aufweist, aber dessen Bodenwand wie ein stumpfes V ausgebildet ist. Der Tank ist mit einer Verdichtungspumpe 2 und mit einem Rohr 3 zum Abtransport des überlaufenden Wassers vom Tank 1 zu einem Sumpf 4 versehen. Rohre 5 zum Rücktransport des Wassers vom Sumpf 4 zum (nicht gezeigten) Tankeinlaßrohr und Rohre 6 zum Rücktransport des Wassers vom Sumpf 4 zum Bodenteil des Tanks sind vorgesehen. Ebenso ist ein Drainagekanal 7 vorhanden.
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Eine Mischung aus nicht klassiertem Sand und Wasser wird mit einer bestimmten Fließmenge in den Tank 1 unterhalb der Wasseroberfläche eingeleitet, wie es schematisch in Fig. 2 dargestellt ist (Masseneintritt). In Abhängigkeit ihres Gewichtes sinken die Sandkörner mit zunehmendem Abstand vom Einlaß auf den Boden des Tanks. Die gröbste Fraktion, die in diesem Fall aus Sandkörnern mit einem Durchmesser von ungefähr 12 mm besteht, lagert sich am nächsten zum Ort des Einlasses ab, und das Feinstgut (Durchmesser zwischen ungefähr 0.002 und 0.006 mm) setzt sich am weitesten vom Ort des Einlasses entfernt (bei 8 a) ab.
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Der Klassiertank 1 ist mit glatten Zwischenwänden versehen, und weist an seinem Boden mehrere hintereinanderliegende Gefache 8, 8 a auf, wobei das letzte Gefach 8 a speziell für die Aufnahme des Feinstguts geformt ist.
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In Verbindung mit jedem Gefach 8, 8 a ist ein oder sind mehrere (im Beispiel sind zwei gezeigt) Schneckenförderer 9 vorgesehen (s. im einzelnen Fig. 5), um den Sand aus den entsprechenden Gefachen abzutransportieren.
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Die Gefache 8, 8 a sind mit dem verbleibenden, darüber liegenden Teil des Tanks 1 durch querverlaufende Schlitze verbunden, die, wie Fig. 6 schematisch andeutet, vorzugsweise mechanisch einstellbar sind.
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Gemäß Fig. 6 hat jedes Gefach 8, 8 a eine W-Konfiguration, indem zwei abgerundete Bodenkanäle 11, die zur Achse des Gefachs symmetrisch und mit aufwärtsgerichteter Steigung verlaufen, angeordnet sind, wie aus Fig. 4 und 5 hervorgeht. Die Schneckenförderer 9 sind in diesen Kanälen 11 angeordnet. Das eigentliche Lager 12 für die Schnecke 9 befindet sich nahe bei deren oberen Ende (Fig. 5), und das untere Ende der Schnecke wird lediglich von einem einfachen Führungsstück 13 gehalten. Die schräg nach oben gerichtete Position der Schneckenförderer 9 ermöglicht das Ablaufen des überschüssigen Wassers aus der Masse eines einfachen Führungsstücks 13 anstelle von Lagern am unteren Ende der Schnecke 9 wird verhindert, daß Feinstgut in die Schneckenlager eindringt.
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In dem hier erläuterten Beispiel sind dreizehn untenliegende Gefache 8, 8 a dargestellt, und das Gefach 8 a, welches am weitesten entfernt vom Einlaß für die Sand/- Wasser-Mischung angeordnet ist, dient der Aufnahme des Feinstguts. Um eine möglichst turbolenzfreie Umgebung in diesem Gefach 8 a zu schaffen, ist eine vertikale quer angeordnete Stauwand 14 vorgesehen, die dazu dient, in diesem Bereich Wirbelströmungen zu vermeiden. Wie in Fig. 4 zu sehen ist, kann die Stauwand aus zwei parallelen Platten gebildet sein, die beide in ihrem oberen Teil Perforationen aufweisen. Durch Bewegung der Platten relativ zueinander kann das Maß an Überlappung der entsprechenden Löcher und der geschlossenen Plattenteile zwischen den Löchern (und somit der Lochanteil) eingestellt werden, wodurch man in der Lage ist, den Wasserzufluß in das Gefach 8 a hinein zu regulieren, sowie die Ablagerung des Feinstguts zu erleichtern.
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Jedes der Gefache 8, 8 a ist vorzugsweise mit zwei Schneckenförderern 9 versehen. Einer der beiden Schneckenförderer dient dazu, eine Fraktion des klassierten Sandes zu einem Förderband 16 a zu befördern, und diese Schneckenförderern können zwecks korrekter Dosierung der entsprechenden Sandfraktionen computergesteuert sein. Der zweite Schneckenförderer 9 eines jeden Gefachs 8, 8 a hat die Aufgabe, unklassierten Sand abzutransportieren. Das kann notwendig sein, wenn ein zu großer Anteil einer bestimmten Sandkorngröße in der Sand/Wasser-Mischung, die in den Tank eingelassen worden ist, vorhanden ist. Der Überschuß dieser Korngröße muß aus dem Gefach heraus transportiert werden, wenn es voll wird. Um dies zu ermöglichen, sind Sandhöhensensoren in Form von sich (langsam) drehenden plattenförmigen Teilen 17 vorgesehen, deren Drehbewegung derart ist, daß sie bei Berührung mit der obersten Sandschicht stoppt, wenn das Gefach voll ist. Wenn ein Höhensensor 17 auf diese Weise angehalten wird, dann wird der Schneckenförderer für den unklassierten Sand aktiviert und transportiert den Sand aus dem betreffenden Gefach. Der unklassierte Sand wird auf dem Förderband 16 b abtransportiert.