DE3641207A1 - Verfahren und vorrichtung zum lagern von fluessigen explosivstoffen in form einer wasseremulsion - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum lagern von fluessigen explosivstoffen in form einer wasseremulsionInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Lagern von flüssigen Explosivstoffen in Form
einer Emulsion in Wasser.
Zum Lagern von Explosivstoffen in Form einer Wasseremulsion
sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen
bekannt. Diese weisen Einrichtungen, z. B. einen
mechanischen Separator auf, durch welche der Explosivstoff
für den Weitertransport an die Verarbeitungsstelle
aus der Emulsion entfernt wird. Dies hat zur
Folge, daß in diesen Scheideeinrichtungen reiner Explosivstoff
vorliegt, dessen Weitertransport mit erheblichen
Gefahren verbunden ist. Von Nachteil ist dabei
auch, daß sich die Scheideeinrichtungen nicht automatisch
den unterschiedlichen Konzentrationen der Emulsion
anpassen können, wobei man voraussetzen kann,
daß die Abnahme des Explosivstoffes konstant sein
sollte.
Die genannten Schwierigkeiten können zwar dadurch vermieden
werden, daß man die Explosivstoff-Wasser-Emulsion
unverändert weitertransportiert. Das bedeutet aber
nicht nur einen verhältnismäßig großen Aufwand für
den gleichzeitigen zwangsweisen Transport verhältnismäßig
großer Wassermengen, sondern auch einen relativ
hohen Aufwand für das Scheiden des Wassers von Explosivstoff
am Empfangsort.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einerseits
die vorstehend erwähnten Gefahren, andererseits aber
auch den unnötig großen Transport von Wasser und den
damit verbundenen hohen Aufwand zur Scheidung am
Empfangsort zu vermeiden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch
das in Anspruch 1 angegebene Verfahren und durch die
in Anspruch 6 beschriebene Vorrichtung gelöst. Die
Unteransprüche beschreiben zweckmäßige Weiterbildungen
des Verfahrens bzw. der Vorrichtung.
Durch das erfindungsgemäße Vorgehen wird erreicht,
daß stets eine Explosivstoff-Wasser-Emulsion zur
Weiterleitung bereitsteht, die einerseits so viel Wasser
enthält, daß Gefahren beim Weitertransport mit
Sicherheit vermieden sind, die andererseits aber nur
so wenig Wasser enthält, daß jeglicher Aufwand für
den Transport und das spätere Ausscheiden überschüssigen
und damit überflüssigen Wassers vermieden wird.
Durch die Verbindung des Emulsionsteils über den Bodenspalt
mit dem Konzentrationsteil ergibt sich ein in
dynamischem Zustand befindliches System, bei dem
H · ρ w ≅ h₁ · ρ E
ist, wobei H die Höhe des Wassers im Konzentrationsteil,
h₁ die Höhe der Emulsion im Emulsionsteil sowie
ρ w und ρ E die Dichte des Wassers bzw. der Emulsion
bedeuten.
Entsprechend der Intensität des Umwälzvorgangs im
Emulsionsteil und gegebenenfalls noch unterstützt
durch eine schwache Neigung des Bodens des Emulsionsteils
zum Bodenspalt hin tritt ein mehr oder weniger
großer Teil der die größere Dichte aufweisenden Emulsion
durch den in angemessener Weise bemessenen Bodenspalt
hindurch in den unteren Teil des mit stehendem
Wasser gefüllten Konzentrationsteils über. Da in diesem
Konzentrationsteil ein Umwälzen der Flüssigkeit nicht
erfolgt, kann der die höhere Dichte aufweisende Explosivstoff
sich zunehmend im Wasser absetzen, d. h. die
Emulsion konzentriert sich. Dieser Vorgang findet solange
statt, bis die Konzentration der Emulsion in
Übereinstimmung mit den gewählten Verhältnissen den
vorgegebenen bzw. vorbestimmten Wert erreicht hat.
Wird dem Konzentrationsteil des Behälters keine vorkonzentrierte
Explosivstoff-Wasser-Emulsion entnommen,
so fließt diese infolge ihrer höheren Dichte wieder
in den Emulsionsteil zurück und wird in diesem erneut
emulgiert.
Wird dagegen dem Konzentrationsteil vorkonzentrierte
Emulsion entnommen, setzt sich der vorstehend beschriebene
Vorgang in entsprechender Weise fort.
Die Dynamik des Systems läßt sich noch dadurch verbessern,
daß in der Trennwand in einer unterhalb
der Flüssigkeitsspiegel befindlichen Höhe h₂ eine
oder mehrere Öffnungen, beispielsweise Bohrungen,
Schlitze oder dergleichen vorgesehen werden.
Die Höhe h₁ der Emulsion wird aus dem statischen Anteil
und dem dynamischen Anteil des Strömungsverlustes
durch die Öffnung in der Höhe h₂ dann wie
folgt definiert:
wobei ϕ den Konzentrationsfaktor an der bzw. den Öffnungen
darstellt.
An der bzw. den Öffnungen wird somit eine Strömungsgeschwindigkeit
von
erhalten.
Da der erste Wurzelausdruck bei einer gegebenen Höhe
h₂ eine Konstante darstellt, steigt demnach die Strömungsgeschwindigkeit
mit steigendem spezifischen Gewicht
der Emulsion. Daraus ergibt sich, daß bei weniger
Explosivstoff in der Wasseremulsion weniger Wasser
durch die Öffnung bzw. Öffnungen in den Emulsionsteil
fließt und somit auch weniger Emulsion durch
den Bodenspalt in den Konzentrationsteil kommt. Das
wiederum bedeutet, daß einer dünneren Emulsion im
Konzentrationsteil eine längere Konzentrationszeit
zur Verfügung steht als einer dickeren Emulsion.
Durch die Bemessung der Höhe h₂ hat man es in der
Hand, die Steilheit des Anstieges der Strömungsgeschwindigkeit
zu beeinflussen, also die Konzentrationszeit
und die Durchflußmenge im Konzentrationsteil
in der gewünschten Weise einzustellen und den
gewünschten Verhältnissen anzupassen.
Durch eine Dichtemessung im Emulsionsteil, deren
Bereich von 0 bis 1 definiert wird, nämlich 0 für
reines Wasser und 1 für reinen Explosivstoff, läßt
sich die Dichte der Emulsion E bestimmen nach der
Formel:
ρ E = ρ w + Δ Lh ( ρ Expl. - ρ w )
wobei ρ Expl. und p w die Dichte des reinen Explosivstoffs
bzw. des reinen Wassers und Δ Lh die Höhendifferenz
zwischen zwei Dichtemeßfühlern im Emulsionsteil
bedeuten.
Die Gesamtmenge des Explosivstoffes im Konzentrationsteil
ergibt sich dann aus
M Expl. = Fläche E · Δ Lh · h₁ · ρ Expl.
wobei die Fläche E die Querschnittsfläche des Emulsionsteils
und die anderen Größen die schon genannte Bedeutung
haben.
Die Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel
gezeigt und wird anhand dieses nachstehend
erläutert.
Der Behälter 1 ist durch die Trennwand 2 unter Belassung
eines Bodenspaltes 3 in den Emulsionsteil 4 und
den Konzentrationsteil 5 unterteilt. Der Boden 6 des
Emulsionsteils 4 ist nach dem Bodenspalt 3 zu unter
einem flachen Winkel schwach abfallend ausgebildet.
In den Emulsionsteil 4 mündet die Leitung 7 für die
Einleitung von Explosivstoff bzw. Explosivstoff-Wasser-
Emulsion sowie die beiden Meßfühler 8 und 9 der
Dichtemeßeinrichtung 10. Ferner ist im Emulsionsteil 4
die hier als zweistufiger Rührer ausgebildete Umwälzeinrichtung
11 angeordnet, die in bekannter Weise
mittels des schematisch angedeuteten Antriebs 12 angetrieben
wird.
In den Konzentrationsteil 5 mündet die Leitung 13
mit Regelventil 14 für die Einleitung von Wasser.
Ferner ist im Konzentrationsteil 5 die Niveauregeleinrichtung
15, 15 a mit Überlauf 16 vorgesehen.
Wie durch die strichpunktierte Linie dargestellt,
ist die Niveauregeleinrichtung mit dem Regelventil
14 funktionsmäßig verbunden. Am unteren Ende des
Konzentrationsteils 5 ist nahe dem Boden 17 die
Auslaßöffnung bzw. der Anschlußstutzen 18 für die
Entnahme von aufkonzentrierte Emulsion vorgesehen.
Ferner weist der Konzentrationsteil 5 den Anschlußstutzen
19 auf.
Die Trennwand 2 ist mit einer oder mehreren Öffnungen
20 von kreisförmigem, schlitzförmigem oder anders
gestalteten geeigneten Querschnitt versehen.
Der Betrieb der beschriebenen Einrichtung erfolgt
in der Weise, daß zunächst der Behälter 1 über die
Leitung 13 bis zu einem vorgegebenen Niveau mit
Wasser gefüllt wird. Daraufhin wird das Rührwerk 11,
12 in Betrieb gesetzt und über die Leitung 7 der
Explosivstoff bzw. die Explosivstoffe-Wasser-Emulsion
in den Emulsionsteil 4 eingebracht. Um hydraulische
Schocks auf den Explosivstoff zu vermeiden,
wird zweckmäßig die Drehzahl des Rührwerkes
11, 12 langsam, beispielsweise über einen Zeitraum
von ca. 20 Sekunden, bis zur vorgesehenen Solldrehzahl
hochgefahren und im Emulsionsteil 4 eine
Explosivstoff-Wasser-Emulsion vorbestimmter Dichte
erzeugt.
Unter dem Einfluß des Rührwerkes 11, 12 tritt in
der Folge Emulsion vom Emulsionsteil 4 über den
Bodenspalt 3 in den Konzentrationsteil 5 über. Da
in diesem ein Umwälzen bzw. Rühren nicht vorgenommen
wird, hat die Emulsion Gelegenheit, sich unter
Absetzbewegung des Explosivstoffes in gewünschter
Weise auf zu konzentrieren.
Nach Erreichen der gewünschten Konzentration kann
die Emulsion über die Entnahmeöffnung 18 abgezogen
und zur Weiterverarbeitung weitergeleitet werden.
Durch Anschluß der beschriebenen Einrichtung über
die Stutzen 18 und 19 an eine Vorrichtung zum Fördern
von flüssigen Explosivstoffen nach der
DE-PS 20 55 093 wird z. B. ein System erhalten,
bei dem zu jeder Zeit nur emulgierter Explosivstoff
vorliegt, und somit das Risiko minimiert ist, aber
in definierter Weise vorkonzentrierter Explosivstoff
einem Transportinjektor zugeleitet wird,
wobei verbrauchtes Wasser über die Niveauregelung
15, 15 a und gegebenenfalls ausgetragener Explosivstoff
in Form reinen Explosivstoffes oder in Form
einer Explosivstoff-Wasser-Emulsion über die Leitung
7 ersetzt wird, je nachdem, ob ein chargenweiser,
diskontinuierlicher oder aber ein kontinuierlicher
Betrieb vorgesehen bzw. vorgenommen
wird.
Die in der Zeichnung dargestellten Verhältnisse sind
nur beispielhaft aufzufassen. So kann es sich als
zweckmäßig oder notwendig erweisen, je nach Art des
beteiligten Explosivstoffes eine mehr oder wenige
große Dichte der Emulsion im Emulsionsteil 4, oder
auch eine mehr oder weniger starke Aufkonzentration
im Konzentrationsteil 5 zu realisieren, womit sich
für die Größen H, h₁ und Δ H entsprechend andere
Werte ergeben. In Übereinstimmung mit und in Abstimmung
auf die jeweils gültigen Voraussetzungen
können selbstverständlich auch die Form und das Volumen
des Behälters 1 sowie die Querschnittsverhältnisse
von Emulsionsteil 4 zu Konzentrationsteil 5
entsprechend variiert werden. Variabel ist selbstverständlich
auch die Größe Δ Lh, wie auch das
untere Ende der Leitung 7 anders als gezeigt positioniert
sein kann. Entsprechendes gilt ebenso für
die Anordnung des Anschlußstutzens 19, bei der es
nur darauf ankommt, daß sie so vorgenommen wird,
daß bei Anschluß der erfindungsgemäßen Einrichtung
an die Vorrichtung gemäß der DE-PS 20 55 093 der
Anschlußstutzen 19 in einem Bereich bleibt, in
welchem sich im Konzentrationsteil 5 stets reines
Wasser befindet. Der Anschlußstutzen 19 könnte
dementsprechend also beispielsweise auch auf einem
oberhalb der Öffnung(en) 20 befindlichen Niveau
vorgesehen sein.
Entsprechend des jeweils verwendeten Explosivstoffes
sowie der für diesen als zweckmäßig erachteten
Dichte der Emulsion im Emulsionsteil 4 sowie deren
Konzentration im Konzentrationsteil 5 kann es sich
auch als zweckmäßig oder notwendig erweisen, die Form
und Querschnittsabmessung des Bodenspaltes 3 sowie der
Öffnung(en) 20 anders festzulegen.
So kann beispielsweise der Bodenspalt als über
die ganze Breite des Behälters 1 reichender Schlitz
oder auch als ein nur über einen Teil der Breite
des Behälters 1 reichender Schlitz entprechender
größerer Höhe ausgebildet werden. Denkbar ist auch,
daß über die Breite des Behälters hinweg mehrere
schlitzförmige Öffnungen vorgesehen werden. In jedem
Fall wird die Höhe des Schlitzes unabhängig
von dem Volumen der Behälterteile stets so groß
bemessen, daß ein Verschließen des Bodenspaltes
infolge Oberflächenspannung des Explosivstoffes
sicher vermieden wird.
Ähnliche Überlegungen gelten sinngemäß auch in
Bezug auf die Öffnung(en) 20, die sowohl in Form
eines einzelnen oder mehrerer Schlitze oder aber
bevorzugt auch als eine oder mehrere kreisrunde
Bohrungen ausgebildet sein kann bzw. können. Von
wesentlicher Bedeutung ist es, daß der Gesamtquerschnitt
der Öffnung bzw. Öffnungen 20 sowie
deren Anordnung in der Höhe h₂ den jeweiligen Verhältnissen
entsprechend richtig bemessen bzw. vorgenommen
wird.
Zwecks Anpassung an unterschiedliche Verhältnisse,
beispielsweise bei Verwendung verschiedener Explosivstoffe,
ist es vorteilhaft, den lichten Querschnitt
des Bodenspaltes 3 und der Öffnung bzw.
Öffnungen 20 veränderbar auszubilden.
Entsprechende Überlegungen ergeben sich selbstverständlich
auch in Bezug auf die Neigung des Bodens
6 des Emulsionsteils 4 wie auch in bezug auf
die Querschnittsform des Behälters 1 bzw. der Querschnittsform
des Emulsionsteils 4 und des Konzentrationsteils
5. In jedem Falle werden die Verhältnisse
stets so getroffen, daß ein einwandfreier
Durchfluß von Emulsion aus dem Emulsionsteil 4
in den Konzentrationsteil 5 oder umgekehrt stets
so erfolgt, daß unerwünschte Ansammlungen von
Explosivstoff, die zu einer unerwünscht hohen
Konzentration führen könnten, sicher vermieden
sind.
Claims (12)
1. Verfahren zur Lagerung von flüssigen Explosivstoffen
in Form einer Wasseremulsion, dadurch
gekennzeichnet, daß man zwei nach Art eines
kommunizierenden Gefäßes über einen Bodenspalt
miteinander verbundene Behälterteile bis zu
einer vorgegebenen Höhe mit Wasser füllt, dann
das Wasser in dem einen der beiden Behälterteile
(Emulsionsteil) fortlaufend umwälzt,
daraufhin in diesen Behälterteil eine vorgegebene
Menge Explosivstoff oder Explosivstoff-
Wasser-Emulsion einbringt und mit dem Umwälzen
so lange fortfährt, bis sich im anderen Behälterteil
(Konzentrationsteil) eine genügende Menge
Emulsion auf das vorgesehene Maß aufkonzentriert
hat, und daß schließlich unter gleichzeitiger
Zufuhr einer entsprechenden Menge Wasser in den
Konzentrationsteil und/oder Explosivstoff bzw.
Explosivstoff-Wasser-Emulsion in den Emulsionsteil
die aufkonzentrierte Emulsion aus dem
Konzentrationsteil nahe dessen Boden entnommen
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Behälterteile im Bereich
unterhalb der Flüssigkeitsspiegel durch eine
oder mehrere zusätzliche Öffnungen miteinander
verbunden werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verbindungsquerschnitt veränderbar
ausgebildet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Querschnitt des
Bodenspaltes veränderbar ausgebildet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Boden des einen
Behälterteils (Emulsionsteil) nach dem Bodenspalt
zu schwach geneigt ausgebildet wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet
durch einen mittels einer Trennwand (2)
unter Belassung eines Bodenspaltes (3) in zwei
nach Art eines kommunizierenden Gefäßes miteinander
verbundenen Teile unterteilten Behälters,
von denen der eine Teil (Emulsionsteil; 4)
mit einem Umwälzorgan (11, 12) versehen und an
eine Leitung (7) für die Zufuhr von Explosivstoff-
Wasser-Emulsion oder Explosivstoff angeschlossen
ist, der andere Teil (Konzentrationsteil; 5)
an seinem Boden (17) mit einer
Entnahmeöffnung (18) versehen und mit seinem
oberen Bereich an eine Leitung (13) für die Zufuhr
von Wasser angeschlossen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Trennwand (2) im oberen Bereich,
jedoch unterhalb der jeweiligen Flüssigkeitsspiegel
in den Behälterteilen (4, 5) mit
wenigstens einer Öffnung (20) versehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Querschnitt des Bodenspaltes
(3) und/oder der Öffnung (20) veränderbar
ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Emulsionsteil
(4) mit einer Meßeinrichtung (8, 9, 10) für die
Dichtedifferenz und der Konzentrationsteil (5)
mit einer Niveauregeleinrichtung (15, 15 a) versehen
ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Niveauregeleinrichtung (15, 15 a) mit
der Wasserzufuhrleitung (13) in Wirkverbindung
steht.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der Konzentrationsteil
(5) mit einem Wasserüberlauf (16) versehen
ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (6) des
einen Behälterteils (Emulsionsteil; 4) nach dem
Bodenspalt (3) hin schwach geneigt ist.
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