DE3714073A1 - Druckluft-foerderkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckluft-Förderkopf für unter Wasser lagerndes Schüttgut, insbesondere Sand und Kies, mit einem Gehäuse, mit einer unten am Ge­ häuse vorgesehenen, eine Schüttguteinlaßöffnung bilden­ den Bodenplatte und mit einer am Gehäuse oben liegenden Flanschplatte zum Anschluß eines Schüttgut-Förderrohres und einer Druckluftleitung.

Ein Förderkopf dieser Art ist aus der DE-OS 22 41 526 bekannt. Bei diesem Förderkopf ist wegen der nur von der Seite her erfolgenden Druckluftzuführung und einer eben­ falls seitlich verlaufenden Schüttguteinlaßöffnung die Förderleistung häufig nicht optimal. Außerdem treten bei diesem Förderkopf starke, unsymmetrische Verschleißer­ scheinungen auf, die eine häufige Wartung und Reparatur erforderlich machen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den geschilderten Mängeln abzuhelfen und bei einem gattungsgemäßen Druckluft- Förderkopf die Druckluftzufuhr so zu verbessern, daß eine hohe, konstante Förderleistung bei minimalen Ver­ schleißerscheinungen erreichbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merk­ male gelöst:

• a. ein im Innern des Gehäuses zwischen der Boden­ platte und der Flanschplatte verlaufendes, die Schüttguteinlaßöffnung umschließendes Verbindungs­ rohr zur Ausbildung eines ringförmigen Druckluft­ raumes zwischen der Innenwand des Gehäuses und der Außenwand des Verbindungsrohres,
• b. mehrere im Druckluftraum in gegenseitigen Abstän­ den an der Bodenplatte um die Schüttguteinlaßöff­ nung herum angeordnete Druckluftauslaßöffnungen und
• c. federbelastete Rückschlagklappen an den Druckluft­ auslaßöffnungen.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeich­ nung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Druckluft-Förderkopf beim Abbau von unter Wasser lagerndem Schüttgut;

Fig. 2 eine Längsschnittansicht des Förderkopfes aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 2 und

Fig. 4 eine Teilschnittansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 3.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt einen Schwimmkörper 1, auf den ein an sich bekannter Prall­ behälter 2 mit einer Entwässerungsrinne 3 angeordnet ist. Etwa im gleichen Abstand vom Prallbehälter 2 sind auf dem Schwimmkörper 1 links und rechts Windenböcke 4, 5 angeordnet, die jeweils eine motorgetriebene Winde 6 bzw. 7 tragen. Von diesen Winden führen - in Fig. 1 strichpunktiert angedeutete - Seile 8, 9 zu einem Förder­ kopf 10, der über ein teleskopierendes, längenveränder­ liches Förderrohr 11 mit dem Prallbehälter 2 verbunden ist. Parallel zum Förderrohr 12 verläuft eine Druckluft­ leitung 12, die einerseits im Förderkopf 10 ausmündet und andererseits mit einer nicht dargestellten, auf dem Schwimmkörper 1 angeordneten Druckluftpumpe verbunden ist. Als Druckmedium kommt außer Druckluft auch noch Druck­ wasser in Frage. Durch Betätigung der Winden 4, 5 kann der Förderkopf 10 abgesenkt und angehoben und hierdurch in Arbeitslage an dem unter Wasser lagernden Schüttgut 15 gehalten werden. Die Leitung 12 ist ein aufwickelbarer Schlauch.

Die Fig. 2 und 3 zeigen den Aufbau des Förderkopfes 10 im einzelnen. Ein quaderförmiges Gehäuse 16 mit Rückwand 17, Vorderwand 18 und linken und rechten Seitenwänden 19 bzw. 20 weist unten eine Bodenplatte 21 und oben eine Flanschplatte 22 auf, die ihrerseits aus zwei Lagen 23, 24 besteht, welche wiederum durch Knotenbleche 25 miteinander verbunden und versteift sind. Das Förderrohr 11 und die Druckluftleitung 12 sind an die Flanschplatte 22, näm­ lich deren obere Lage 24 in herkömmlicher Weise ange­ flanscht.

Die rechteckige Bodenplatte 26 umschließt eine Schütt­ guteinlaßöffnung 26. Zwischen Bodenplatte 21 und Flansch­ platte 22 verläuft ein die Schüttguteinlaßöffnung um­ schließendes, zylindrisches Verbindungsrohr 27 derart, daß zwischen der Innenwand des Gehäuses 16 und der Außenwand des Verbindungsrohres 27 ein ringförmiger Druckluftraum 28 gebildet ist, der außen eine rechteckige, z. B. quadra­ tische und innen eine kreisrunde Kontur hat.

Am Gehäuse 16 ist seitlich ein rechtwinkliger Kasten 29 angeordnet, dessen Innenraum 30 einerseits über einen Rohrstutzen 31 mit der Druckluftleitung 12 und anderer­ seits über eine Öffnung 32 mit dem ringförmigen Druckluftraum 28 verbunden ist. In der Bodenplatte 21 sind im Bereich des Druckluftraumes 28 (vgl. Fig. 3) in gegenseitigen Ab­ ständen um die Schüttguteinlaßöffnung 26 herum mehrere Druckluftauslaßöffnungen A, B, C, D, E und F angeordnet, die nach unten ins Freie münden.

Jede dieser Austrittsöffnungen ist, wie in Fig. 4 für die Austrittsöffnung A dargestellt, mit einer federbelasteten Rückschlagklappe 33 ausgestattet, die unter Zwischenschal­ tung eines an die Bodenplatte 21 angeschraubten Ringes 34 und eines mit der Klappe 33 verbundenes Dichtbelages 35 von unten her an die Auslaßöffnung A abdichtend anlegbar ist. Wie dargestellt, ist in die Austrittsöffnung A eine Büchse 36 fest eingeschweißt, die seitlich eine Druck­ lufteintrittsöffnung 37 aufweist. Die Büchse 36 befindet sich im Druckluftraum 28, so daß Druckluft durch die Öffnung 37 eintreten kann. Die Rückschlagklappe 33 ist mit einer koaxial in der Büchse 36 verlaufenden Stange 38 verbunden, die in einem die Büchse 36 oben ausfüllen­ den, massiven Futter 39 auf- und abbeweglich ist (Pfeil P). Mit dem oberen Ende der Stange 38 ist ein Teller 41 fest verbunden, der in einer Aussparung 42 des Futters 39 be­ weglich ist. Zwischen dem Teller 41 und dem Futter 39 er­ streckt sich eine um die Stange 38 herumgelegte Druckfeder 43, welche die Rückschlagklappe 33 im Schließzustand hält.

Mit dem oberen Ende der Stange 38 ist weiterhin die Kolben­ stange 44 eines doppelt wirkenden Druckmediumaggregats 45, vorzugsweise eines Hydraulikzylinders verbunden. Wahlweise über Leitungen 46, 47 zugeführtes Druckmedium bewirkt eine Verschiebung der Kolbenstange 44 und damit der Klappe 33 nach unten oder oben, so daß die Druckmittelaustrittsöff­ nung A willkürlich geöffnet oder geschlossen werden kann. Das über die Leitungen 46, 47 dem ebenfalls im Druckluft­ raum 28 angeordneten Aggregat 45 zugeleitete Druckmedium stammt aus einem Druckmediumaggregat 48, welches (ohne Lei­ tungen) in Fig. 2 schematisch angedeutet ist. Wie darge­ stellt, befindet sich das Druckmediumaggregat 48 im Innen­ raum 30 des Kastens 29. Das Druckmediumaggregat 48 umfaßt in herkömmlicher Weise einen Druckmediumvorrat und eine Druckmediumpumpe. Da somit das Druckmediumaggregat 48 un­ mittelbar am Förderkopf 10 angeordnet ist, entfallen Druck­ mediumleitungen bis zur Wasseroberfläche. Es sind lediglich elektrische Steuerleitungen erforderlich, um das Druck­ mediumaggregat 48 und mit diesem verbundene Ventile ent­ sprechend zu betätigen, so daß insbesondere die Rückschlag­ klappen 33 an den Druckluftauslaßöffnungen geöffnet oder geschlossen werden. Der Kasten 29 ist durch einen abnehm­ baren Deckel 49 verschlossen, so daß das Aggregat 48 zu­ gänglich ist.

Wie aus Fig. 2 und 3 weiterhin hervorgeht, verläuft inner­ halb des Verbindungsrohres 27 ein Verschleißrohr 51, das einerseits fest mit der oberen Lage 24 der Flanschplatte 22 und andererseits mit einem Ring 52 verbunden ist. Unter­ halb des Ringes 52 ist ein Verschleißring 53 angeordnet. Die Ringe 52, 53 sind von unten her mit der Bodenplatte 51 derart verschraubt, daß die Öffnungen der Ringe 52, 53 die Schüttguteinlaßöffnung 26 umschließen. An seiner Ober­ seite leitet das Verschleißrohr 51 in das Förderrohr 11 über.

Das Rohr 51 und die Ringe 52, 53 sind auswechselbare Teile, die bei Verschleiß ausgetauscht werden können. Grundsätz­ lich funktioniert der Förderkopf 10 jedoch auch ohne das Verschleißrohr 51 und die Ringe 52, 53. Allerdings wird dann das Verbindungsrohr 27 direkt vom geförderten Schütt­ gut durchflossen und hierdurch abgenutzt. Die Abnutzungs­ erscheinungen sind jedoch aufgrund der beschriebenen An­ ordnung und Ausbildung der Luftaustrittsöffnungen A-F wesentlich geringer als bei bisherigen Förderköpfen.

Der beschriebene Druckluft-Förderkopf wirkt in folgender Weise:

Nachdem der Förderkopf 10 mit Hilfe der Winden 6, 7 auf das unter Wasser lagernde Schüttgut abgesenkt ist, wird über die Druckluftleitung 12 Druckluft (oder Druck­ wasser) in den Druckluftraum 28 eingeleitet, vgl. die im wesentlichen nach unten gerichteten Pfeile in Fig. 2. Von da strömt die Druckluft in die an den Druckluftaus­ laßöffnungen A-F angeordneten Büchsen 36 ein. Unter dem hierbei auf die Rückschlagklappen 33 ausgeübten Druck öff­ nen sich diese gegen die Wirkung der Feder 43 (in Fig. 4 strichpunktiert dargestellt), so daß die Druckluft aus den Öffnungen A-F nach unten austreten kann und zum Schüttgut 15 hingelenkt wird. Nach entsprechender Umlenkung entweicht die Druckluft nach oben durch das Verschleißrohr 51 und das Förderrohr 11, wobei Wasser und Schüttgut an die Wasseroberfläche zum Prallbehälter 2 mitgerissen wird. Dabei ist angenommen, daß das Druckmittelaggregat 45 außer Betrieb ist. Nach Abschaltung der Druckluftzufuhr schließen sich die Rückschlagklappen 33 unter der Wirkung der Federn 43. Es wurde gefunden, daß wegen der Anordnung der Auslaß­ öffnungen A-F eine gleichmäßige, hohe Förderleistung er­ zielt wird, wobei Verschleißeinrichtungen gleichmäßig, ins­ besondere am Ring 53 und am Verschleißrohr 51 auftreten und bestimmte Bereiche des Förderkopfes nicht übermäßig durch das abgeförderte Schüttgut beansprucht werden.

Die Förderleistung läßt sich weiterhin günstig beeinflussen, wenn die einzelnen Rückschlagklappen 33 mit Hilfe der ihnen zugeordneten Druckmediumaggregate 45 einzeln in bestimmter Weise gesteuert werden. Besonders vorteilhaft ist es, be­ stimmte Gruppen von Rückschlagklappen abwechselnd gemeinsam zu öffnen und zu schließen. So können beispielsweise die Klappen 33 an den Öffnungen A und B jeweils abwechselnd mit den Klappen an den Öffnungen C bis F geöffnet bzw. geschlossen werden. Entsprechend können auch die Klappen 33 an den Öffnungen C, D bzw. A, B, E, F abwechselnd ge­ öffnet und geschlossen werden. Auch eine abwechselnde Öffnung und Schließung der Öffnungen E, F bezüglich der Öffnungen A bis D ist möglich. Schließlich kann die Steuerung der Rückschlagklappen 33 auch so erfolgen, daß abwechselnd alle Öffnungen A bis F offen oder geschlossen sind. Die jeweilige Schließ- und Öffnungsdauer kann bei­ spielsweise einige Sekunden betragen. Der Steuerungsmodus hängt jeweils von den Förderbedingungen, insbesondere der Wassertiefe, und der Beschaffenheit des zu fördernden Schüttgutes ab und läßt sich an Ort und Stelle leicht aus­ probieren und optimieren.

Wie dargestellt, verjüngen sich die Rück- und Vorderwand 17 bzw. 18 des Förderkopfgehäuses 16 nach unten und laufen in Spitzen aus, die etwas in das zu fördernde Schüttgut eindringen. Unterhalb der Schüttguteinlaßöffnung 26, wo die Verjüngung der Wände 17, 18 noch nicht begonnen hat, sind diese Wände durch mehrere Zulaufregulierstreifen 54 verbunden, die einzeln auswechselbar auf die Kanten der Wände 17, 18 aufgeschraubt sind. Hierdurch läßt sich die Umrandung der Schüttguteinlaßöffnung 26 modifizieren, je nachdem, wieviele solcher Streifen 54 angebracht sind. Es wurde gefunden, daß sich auch hierdurch die Förderleistung in Abhängigkeit von der Art des Schüttgutes (Sand, Kies oder dergleichen) verändern läßt.

An der Unterseite des den Raum 30 umschließenden Kastens 29 ist eine an sich bekannte Echosonde 55 zur Messung des Abstandes zwischen der Sonde und dem abzufördernden Schüttgut 15 angeordnet. In Abhängigkeit von dem gemes­ senen Abstand wird der Förderkopf 10 jeweils so abgesenkt oder angehoben, daß er die optimale Förderposition ein­ nimmt. Diese Einsteuerung des Förderkopfes 10 kann mit Hilfe der Echosonde 55 vollautomatisch erfolgen. In die­ sem Falle gelangen entsprechende Steuersignale von der Echosonde 55 zu den auf dem Schwimmkörper 1 angeordneten Winden 6, 7, welche die entsprechenden Hub- bzw. Absenk­ bewegungen des Förderkopfes auslösen.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in Fig. 3 die Rückschlagklappen 33 nur bei den Auslaßöffnungen A und B voll eingezeichnet. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind an allen Auslaßöffnungen A bis F solche Rückschlag­ klappen 33 vorgesehen. Hingegen ist es möglich, Druck­ mediumaggregate 45 zur Steuerung dieser Klappen 33 ledig­ lich an einigen der Auslaßöffnungen A bis F vorzusehen, so daß bei Druckluftanlieferung die betreffenden Rück­ schlagklappen 33 so lange durch den herrschenden Druck offengehalten sind, bis die Druckluftzufuhr wieder abge­ schaltet ist.

Claims (8)

1. Druckluft-Förderkopf für unter Wasser lagerndes Schütt­ gut, insbesondere Sand und Kies, mit einem Gehäuse, mit einer unten am Gehäuse vorgesehenen, eine Schüttgut­ einlaßöffnung bildenden Bodenplatte und mit einer am Gehäuse oben liegenden Flanschplatte zum Anschluß eines Förderrohres und einer Druckluftleitung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a. ein im Innern des Gehäuses (16) zwischen der Bodenplatte (21) und der Flanschplatte (22) ver­ laufendes, die Schüttguteinlaßöffnung (26) um­ schließendes Verbindungsrohr (27) zur Ausbildung eines Druckluftraumes (28) zwischen der Innen­ wand des Gehäuses (16) und der Außenwand des Verbindungsrohres (27),
• b. mehrere im Druckluftraum (28) in gegenseitigen Abständen an der Bodenplatte (21) um die Schütt­ guteinlaßöffnung (26) herum angeordnete Druck­ luftauslaßöffnungen (A, B, C, D, E, F) und
• c. federbelastete Rückschlagklappen (33) an den Druckluftauslaßöffnungen (A-F).

2. Förderkopf nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Steuervorrichtungen (45) an wenigstens einem Teil der Rückschlagklappen (33) zu deren willkürlichen Öffnung und Schließung.

3. Förderkopf nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein im Innern des Verbindungsrohres (27) zwischen Boden- und Flanschplatte (21, 22) auswechselbar an­ geordnetes Verschleißrohr (51).

4. Förderkopf nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen am Schüttguteinlaß (26) des Verschleißrohres (51) auswechselbar angeordneten Verschleißring (53).

5. Förderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (16) als ein quaderförmiger Kasten ausgebildet ist mit zwei die Schüttguteinlaßöffnung (26) nach unten überragenden Wänden (17, 18), die unterhalb der Schüttguteinlaßöffnung (26) durch aus­ wechselbare Zulaufregulierstreifen (54) verbunden sind.

6. Förderkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Seitenwände (17, 18) unterhalb der Zu­ laufregulierstreifen (54) verjüngen.

7. Förderkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtungen Druckmediumzylinder (45) umfassen, die durch ein Druckmediumaggregat (48) ge­ speist sind und daß das Druckmediumaggregat (48) in einem mit dem Gehäuse (16) des Förderkopfes (10) ver­ bundenen, abgedichteten Raum (30) angeordnet ist.

8. Förderkopf nach Anspruch 1 mit einer motorisch be­ tätigten Hub- und Absenkvorrichtung, gekennzeichnet durch eine am Förderkopf (10) befestigte Echosonde (55) zur Messung des Abstandes zwischen der Echo­ sonde und dem abzufördernden Schüttgut (15) und zur automatischen Betätigung der Hub- und Absenkvor­ richtung (6, 7), um einen vorgegebenen Abstand zwi­ schen der Echosonde und dem abzufördernden Schüttgut einzuhalten.