DE4311277C2

DE4311277C2 - Rohraufgeber, bsw. Dreikammer-Rohraufgeber

Info

Publication number: DE4311277C2
Application number: DE4311277A
Authority: DE
Inventors: Ottmar Christian
Original assignee: Siemag Transplan GmbH
Current assignee: Siemag Tecberg GmbH
Priority date: 1992-04-07
Filing date: 1993-04-06
Publication date: 2001-11-22
Anticipated expiration: 2013-04-07
Also published as: ZA932292B; DE4311277A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Rohraufgeber, beispielsweise einen Dreikammer- Rohraufgeber, mit gleichbleibender Füll- und Entleerungsrichtung seiner Kammer oder Kammern, bei dem die oder jede Kammer an ihrem einen Ende an eine Hochdruck-Fülleitung und an eine Niederdruck- Austragleitung sowie an ihrem anderen Ende an eine Niederdruck- Fülleitung und an eine Hochdruck-Austragleitung angeschlossen ist, und bei dem in jeder Fülleitung und in jeder Austragleitung jeweils ein Sperrorgan sitzt.

Rohraufgeber dieser Art werden in der Praxis auf verschiedenen Einsatzgebieten benutzt und können dabei je nach Bedarf als Ein kammer-, Zweikammer- oder auch Dreikammer-Rohraufgeber betrieben werden.

Eines der Einsatzgebiete für gattungsgemäße Rohraufgeber sind Vorrichtungen zum Austausch von Gruben- bzw. Warmwasser und Frisch- bzw. Kaltwasser im Untertagebergbau, wo der Rohraufgeber, insbeson dere ein Dreikammer-Rohraufgeber zwischen einem die übertägige Einspeisung des Frisch- bzw. Kaltwassers einerseits und die Förde rung des Gruben- bzw. Warmwassers andererseits bildenden Hochdruck- Flüssigkeitskreislauf und dem untertägigen Niederdruck-Flüssigkeits kreislauf derart angeordnet ist, daß er den direkten und kontinuier lichen Austausch gewährleistet. Eine solche Vorrichtung gehört beispielsweise durch die DE-OS 39 26 464 mit einer Auslegung zum Stand der Technik, die dem Entstehen von Wasserschlägen und Druckstößen bei der Um schaltung von Hoch- auf Niederdruck sowie umgekehrt weitestgehend begegnen kann und dadurch den dauerhaft einwandfreien Betrieb der Gesamtanlage sicherstellt.

Erreicht wird dieses Ziel dadurch, daß sowohl an der dem Gruben wasser bzw. Warmwasser zugeordneten Niederdruck-Füllseite als auch an der dem Grubenwasser bzw. Warmwasser zugeordneten Hochdruck- Austragseite jeder Kammer des Dreikammer-Rohraufgebers als Sperror gane Rückschlagventile vorgesehen sind.

Andererseits weist die bekannte Vorrichtung aber sowohl an der dem Frischwasser oder Kaltwasser zugeordneten Hochdruck-Füllseite als auch an der dem Frischwasser oder Kaltwasser zugeordneten Nieder druck-Austragseite jeder Kammer des Dreikammer-Rohraufgebers als Sperrorgane Hochdruckschieber in Form von fremdbetätigten Platten schiebern auf.

Nachteilig bei solchen Plattenschiebern ist aber nicht nur der relativ komplizierte und damit verhältnismäßig teure Grundaufbau, sondern es sind hierfür auch aufwendige Antriebe nötig. Infolge schwankender Reibungsbeiwerte unter betrieblichen Verhältnissen ist darüber hinaus die Spanne der Druckdifferenz, innerhalb welcher der Schieber überhaupt geöffnet werden kann, undefiniert.

Bekannt ist es aber auch, gattungsgemäße Rohraufgeber als Einkammer- Zweikammer- oder auch Dreikammer-Rohraufgeber in einer Vorrichtung zur hydraulischen Förderung von Feststoffen über große Entfernungen und/oder Höhenunterschiede, insbesondere in untertägigen Grubenbauen zu benutzen, wie das beispielsweise die DE-OS 36 23 727 offenbart.

Bei einer solchen Vorrichtung wird jede Rohrkammer über die Sperror gane einerseits wechselweise mit einer Trübeflüssigkeits-Füllstation und mit einer Trübeflüssigkeits-Förderleitung verbunden sowie andererseits ebenfalls wechselweise an einen Förderflüssigkeits- Rücklauf und an einen Förderflüssigkeits-Vorlauf angeschlossen und jede Rohrkammer wird durch gleichzeitiges Öffnen der Sperrorgane zur Trübeflüssigkeits-Förderleitung und zum Förderflüssigkeits- Vorlauf als Druckschleuse nach dem Verstärkerprinzip wirksam. Die Vorrichtung nach DE-OS 36 23 727 ist dabei schon so ausgelegt, daß Verschleißerscheinungen der Sperrorgane und aller übrigen Armaturen weitestgehend sowie unter gleichzeitiger Verminderung des Anlagen aufwandes minimiert werden können. Dies geschieht dadurch, daß dem Förderflüssigkeits-Rücklauf jeder Rohrkammer ein Volumen- und/oder Gewichtsmeßsystem für die (Niederdruck-)Rücklaufmenge der Förder flüssigkeit zugeordnet ist, welches als Nachführ-Steuer- und/oder - Regelsystem für die (Hochdruck-)Vorlaufmenge der Förderflüssigkeit mit dem Förderflüssigkeits-Vorlauf in Verbindung steht.

Schließlich ist in jüngster Zeit die Benutzung gattungsgemäßer Rohraufgeber auch in Verbindung mit einer Vorrichtung zur Wasser aufbereitung, insbesondere zur Meerwasserentsalzung, nach dem Prinzip der Umkehr-Osmose vorgeschlagen worden, bei der ein Hoch druck-Wasserstrom einer Osmose-Anlage zugeleitet und in druckloses Reinwasser sowie in ein, gegenüber dem Eingangsdruck noch unter Hochdruck stehendes Konzentrat getrennt wird, wobei das Konzentrat sich zur Energierückgewinnung nutzen läßt.

Der im Bergbau seit langem bekannte, wie eine Druckschleuse wirkende Rohraufgeber ermöglicht in diesem Falle den Austausch des Nieder druck-Wasserstroms mit dem Hochdruckkonzentrat, so daß eine Energie rückgewinnung mit einem Wirkungsgrad von etwa 98% erreicht werden kann, weil nur die Strömungsverluste in den Rohrkammern und Armatu ren auftreten. Bei der Verbindung der Osmose-Anlage mit dem Rohr aufgeber empfiehlt sich eine Anordnung, bei der von einer einen Druckerzeuger aufweisenden Zuströmleitung der Osmose-anlage eine erste und eine zweite, vor und hinter dem Druckerzeuger abzweigende Strömungsleitung und von der Osmose-Anlage eine dritte Strömungs leitung zu dem Rohraufgeber führen und in der zweiten Strömungs leitung ein Druckerhöher angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rohraufgeber, welcher sowohl an der Niederdruck-Füllseite als auch an der Hoch druck-Austragseite der oder jeder Kammer als Sperrorgane Rückschlag ventile aufweist, so weiterzubilden, daß auch an der Hochdruck- Füllseite und an der Niederdruck-Austragseite derselben die Benut zung von fremdbetätigten Plattenschiebern vermieden werden kann. Zugleich soll unter Verminderung des Anlagenaufwandes das einwand freie Öffnen und Schließen der Sperrorgane unter allen vorkommenden betrieblichen Verhältnissen sichergestellt werden.

Die Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung in jedem Falle dadurch erreicht, daß an einem Ende der oder jeder Kammer des Rohraufgebers sowohl in der Hochdruckleitung als auch in der Nieder druckleitung als Sperrorgan jeweils ein in seine Öffnungsrichtung zwangsbetätigbares Rückschlagventil vorgesehen ist.

Aus der Anwendung dieser Maßnahmen erwächst der besondere Vorteil, daß bei im Antrieb für den Schließkörper der Sperrorgane auftreten den Störungen dieser Schließkörper selbsttätig in seine Schließ stellung gebracht wird und damit ein Fehlbetrieb der Gesamtanlage vermieden werden kann.

Für eine Vorrichtung zum Austausch von Gruben- bzw. Warmwasser und von Frisch- bzw. Kaltwasser und/oder zur quasi-kontinuierlichen, hydraulischen Förderung von Feststoffen, zum Beispiel Rohkohle, über große Entfernungen bzw. Höhenunterschiede im Untertagebergbau, bei der Rohraufgeber den direkten und kontinuierlichen Austausch zwischen einem einerseits die übertägige Einspeisung des Frisch- bzw. Kalt- oder Klarwassers und andererseits die Förderung des Gruben- bzw. Warmwassers oder der Trübe ermöglichenden Hochdruck-Flüssigkeits kreislauf und einem untertägigen Niederdruck-Flüssigkeitskreislauf gewährleistet, besteht ein Erfindungsmerkmal darin, daß die in ihrer Öffnungsrichtung zwangsbetätigbaren Rückschlagventile sowohl in der dem Frisch- bzw. Kalt- oder Klarwasser zugeordneten Hochdruck- Fülleitung als auch in der dem Frisch- bzw. Kalt- oder Klarwasser zugeordneten Niederdruck-Austragleitung der oeder jeder Kammer vorgesehen sind.

Ein Rohraufgeber für eine Vorrichtung zur Wasseraufbereitung, insbesondere zur Meerwasserentsalzung, nach dem Prinzip der Umkehr- Osmose, in der ein Hochdruck-Wasserstrom einer Osmose-Anlage zu geleitet sowie einerseits in druckloses Reinwasser und andererseits in ein gegenüber dem Eingangsdruck noch unter Hochdruck stehendes Konzentrat getrennt wird, und in der das Konzentrat zur Energierück gewinnung genutzt wird, ist es erfindungsgemäß hingegen wichtig, daß jeweils ein in seiner Öffnungsrichtung zwangsbetätigbares Rückschlagventil einerseits in der Niederdruck-Fülleitung und andererseits in der Hochdruck-Austragleitung der oder jeder Kammer vorgesehen ist.

Eine besonders vorteilhafte Auslegung des erfindungsgemäßen Rohr aufgebers wird in jedem Falle erhalten, wenn der Schließkörper des Rückschlagventils in Strömungsrichtung des Wassers von einem vor gespannten Kraftspeicher, insbesondere einem Federelement, beauf schlagt ist und/oder wenn der Öffnungsantrieb für den Schließkörper des Rückschlagventils eine hiervon baulich getrennt ausgeführte Stößelstange aufweist, an der Kolben eines Druckmittelzylinders angreift. Vor Betätigung des Öffnungsantriebs für den Schließkörper sollte zwecks Erleichterung der Stellarbeit ein Deruckausgleichs system auf beiden Seiten des Schließkörpers geschaltet werden.

Um den Strömungswiderstand innerhalb der Sperrorgane auf ein Minimalmaß zu verrin gern, kann es sich erfindungsgemäß empfehlen, wenn der Schließkörper jedes Rück schlagventils eine strömungsgünstige Gestalt mit Konus- und Krümmungsflächen auf weist.

Schließlich ist es erfindungsgemäß auch noch wünschenswert, eine metallische Abdich tung des Schließkörpers gegen den Ventilsitz zu vermeiden, so daß ein Einschleifen der Sitzflächen unterbleiben bzw. vermieden werden kann. Deshalb ist erfindungsgemäß der Schließkörper an seiner dem Ventilsitz zugeordneten Mantelfläche mit einer Ringnut ver sehen, in der ein elastischer Dichtring, insbesondere ein O-Ring, sitzt.

Bei auftretenden Undichtigkeiten braucht dann nur der Dichtring, bspw. O-Ring, ausge tauscht zu werden, um den Schaden zu beheben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 in größerem Maßstab eine erfindungswesentliche Einzelheit zum Dreikam mer-Rohraufgeber nach Fig. 3,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines unter Zwischenschaltung von Sperr organen mit Hochdruck- und Niederdruck-Leitungen einer Osmose-Anlage in Verbindung stehenden Einkammer-Rohraufgebers und

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines mit Hochdruck- und Niederdruck- Flüssigkeitskreisläufen unter Zwischenschaltung von Sperrorganen in Ver bindung stehenden Dreikammer-Rohraufgebers.

In Fig. 3 der Zeichnung ist in schematischer Darstellung eine Anlage dargestellt, die unter Benutzung eines Dreikammer-Rohraufgebers 1 zum Austausch von Gruben- bzw. Warmwasser sowie Frisch- bzw. Kaltwasser für den Untertagebergbau eingesetzt werden kann. Sie läßt sich aber - gegebenenfalls unter Berücksichtigung einer etwas modifizierten Ausstattung des oder der Rohraufgeber mit Sperrorganen auch zur quasi-kontinuierlichen, hydraulischen Förderung von Fest stoffen, zum Beispiel von Rohkohle, über große Höhenunterschiede, also unter Zwischenbunkerung, im Untertagebergbau einsetzen.

Die in Fig. 3 dargestellte Anlage umfaßt beispielsweise einen Dreikammer- Rohraufgeber 1 mit seinen drei Kammern 2, 3 und 4. Dieser ist dabei so angeordnet und ausgebildet, daß er in einem direkten und kon tinuierlichen Austausch einen Hochdruck-Kreislauf HD und einen Niederdruck-Kreislauf ND verbinden kann. Es wird damit dann einer seits Frisch- bzw. Kaltwasser oder Klarwasser aus dem Übertagebe reich 5 in den Untertagebereich 7 und andererseits Gruben- bzw. Warmwasser oder Trübe aus dem Untertagebereich 7 in der Übertragebe reich 5 gefördert.

Durch eine Hochdruck-Fülleitung 6 wird das Frisch- bzw. Kaltwasser oder Klarwasser vom Übertagebereich 5 in den Untertagebereich 7 eingespeist und dort den Kammern 2, 3 und 4 des Dreikammer-Rohr aufgebers 1 zugeführt.

Sowohl der Druckaufbau als auch der Druckabbau in den Kammern 2, 3 und 4 des Dreikammer-Rohraufgebers 1 wird über Sperrorgane 8 bis 11 vorgenommen, die den Enden einer jeden Kammer 2, 3 und 4 zugeord net sind und welche zum Teil mit ihrer Steuerung dienenden - aber nicht dargestellten - Schaltern und Geräten zusammenarbeiten.

Sowohl an der dem Frisch- bzw. Kaltwasser oder Klarwasser zugeord neten Hochdruck-Füllseite als auch an der dem Frisch- bzw. Kalt wasser oder Klarwasser zugeordneten Niederdruck-Austragseite sind jeder Kammer 2, 3 und 4 des Dreikammer-Rohraufgebers 1 als Sperror gane 8 und 11 in ihrer Öffnungsrichtung zwangsbetätigbare Rück schlagventile zugeordnet, die von den eben bereits erwähnten - aber nicht dargestellten - Schaltern und Geräten ausgesteuert werden können.

Sowohl an der dem Gruben- bzw. Warmwasser oder der Trübe zugeord neten Niederdruck-Füllseite als auch an der dem Gruben- bzw. Warm wasser oder der Trübe zugeordneten Hochdruck-Austragseite jeder Kammer 2, 3 und 4 des Dreikammer-Rohraufgebers 1 sind hingegen als Sperrorgane 9 und 10 Rückschlagventile vorgesehen, von denen jedes vorzugsweise als ein Düsen-Rückschlagventil ausgelegt werden kann.

Das über den Grubenwasserzulauf 12 in das Sumpf- bzw. Vorklärbecken 13 gelangende Gruben- bzw. Warmwasser oder die Trübe wird über die Niederdruck-Grubenwasserleitung 14 den Kammern 2, 3 und 4 des Dreikammer-Rohraufgebers 1 im Gegenstrom zum Frisch- bzw. Kaltwasser zugeführt. Dies geschieht bspw. mit einem Druck von nur 2 bar, welcher über die Pumpe 15 im Sumpf- bzw. Vorklärbecken 13 aufge bracht wird.

Da durch den Dreikammer-Rohraufgeber 1 eine kontinuierliche Füllung der Kammern 2 bis 4 bzw. eine kontinuierliche Förderung stattfindet, ist ein zentrales Steuersystem vorgesehen, in welchem die Signale von Zeitgliedern und/oder Integratoren durch Kontaktmanometer sowie durch Endschalter der als in Öffnungsrichtung zwangsbetätigbare Rückschlagventile ausgeführten Sperrorgane 8 und 11 mit einer Folgesteuerung ausgelöst werden.

Während die Kammer 2 das Gruben- bzw. Warmwasser oder die Trübe über die Hochdruck-Grubenwasserleitung 16 in den Übertagebereich 5 fördert, wird die Kammer 3 mit Gruben- bzw. Warmwasser oder Trübe gefüllt. Die Kammer 4 ist hingegen mit Frisch- bzw. Kaltwasser oder Klarwasser gefüllt und befindet sich in Bereitschaft zur Füllung mit Gruben- bzw. Warmwasser oder Trübe.

Das aus den Kammern 2, 3 und 4 des Freikammer-Rohraufgebers 1 in den Niedruckbereich ND eingespeiste Frisch- bzw. Kaltwasser oder Klarwasser gelangt über die Niederdruck-Frischwasserleitung 17 in ein Frischwasserbecken 18, von wo es über eine Pumpe 19 dem Ver braucher durch die Leitung 20 zugeführt werden kann.

Ein Dreikammer-Rohraufgeber 1 nach dem in Fig. 3 gezeigten Aus führungsbeispiel hat folgende Arbeitsweise:
Beim Öffnen des als zwangsbetätigbares Rückschlagventil ausgeführten Sperrorgans 8 der Kammer 2 bewirkt der Zustrom von Frisch- bzw. Kaltwasser oder Klarwasser aus der Hochdruck-Frischwasserleitung 6, daß das in der Kammer 2 befindliche Gruben- bzw. Warmwasser oder die Trübe unter Öffnung des Düsen-Rückschlagventils 10 in die Hochdruck-Grubenwasserleitung 16 gedrückt und durch diese zum Übertagebereich 5 gefördert wird. Gleichzeitig wird auch das als zwangsbetätigbares Rückschlagventil ausgeführte Sperrorgan 11 der Kammer 3 geöffnet, wodurch über die Pumpe 15 und die Niederdruck- Grubenwasserleitung 14 unter Öffnung des als Düsen-Rückschlagventil ausgelegten Sperrorgans 9 Gruben- bzw. Warmwasser oder Trübe in die Kammer 3 gelangt. Dieses Gruben- bzw. Warmwasser oder die Trübe verdrängt dabei das in der Kammer 3 vorhandene Frisch- bzw. Kalt wasser oder Klarwasser durch das geöffnete Sperrorgan 11 die Nieder druck-Frischwasserleitung 17, von wo es dann in das Frischwasser becken 18 gelangt.

Da sich die mit Frisch- bzw. Kaltwasser oder Klarwasser gefüllte Kammer 4 nach dem Druckausgleich in Bereitschaft zum Füllen mit Gruben- bzw. Warmwasser oder Trübe befindet, sind dort noch alle Sperrorgane 8 bis 11, nämlich sowohl die beiden zwangsbetätigbaren Rückschlagventile 8 und 11 als auch die selbsttätig arbeitenden Düsen-Rückschlagventile 9 und 10 geschlossen. Dabei sind die Sper rorgane 9 bildenden Düsen-Rückschlagventile so zwischen die Kammern 2, 3 und 4 des Dreikammer-Rohraufgebers 1 und die Niederdruck- Grubenwasserleitung 14 eingebaut, daß sie in Richtung gegen die Niederdruck-Grubenwasserleitung hin selbsttätig schließen.

Hingegen haben die Sperrorgane 10 bildenden Düsen-Rückschlagventile zwischen den Kammern 2, 3 und 4 des Dreikammer-Rohraufgebers 1 sowie der Hochdruck-Grubenwasserleitung 16 eine Einbaulage, bei der sie in Richtung gegen die Kammer 2, 3 oder 4 selbsttätig in geschlossene Stellung gehen.

Da die Düsen-Rückschlagventile der Sperrorgane 9 und 10 jeweils selbsttätig, also ohne direkte Fremdsteuerung, arbeiten, sind ihre beiden möglichen Betriebsstellungen - Offenstellung und Geschlossen stellung - allein abhängig vom jeweiligen Betriebszustand jeder einzelnen Kammer 2, 3 und 4 des Dreikammer-Rohraufgebers 1.

Es hat sich gezeigt, daß durch die Zuordnung der Düsen-Rückschlag ventile einerseits zu der dem Gruben- bzw. Warmwasser oder der Trübe zugeordneten Niederdruck-Füllseite als auch zu der dem Gruben- bzw. Warmwasser oder der Trübe zugeordneten Hochdruck-Austragseite jeder Kammer 2, 3 und 4 betriebsbedingte Druckstöße bzw. Wasserschläge im Gesamtsystem weitestgehend vermieden werden können.

Die Besonderheit bei dem Dreikammer-Rohraufgeber 1 nach Fig. 3 liegt in den als Sperrorgane 8 und 11 zum Einsatz gelangenden sowie ausführ lich in Fig. 1 der Zeichnung dargestellten Rückschlagventilen, die einen in Öffnungsrichtung zwangsbetätigbaren Aufbau haben.

In Fig. 1 der Zeichnung ist dabei bspw. als in Öffnungsrichtung zwangsbetätigbares Rückschlagventil eines der Sperrorgane 8 zu sehen, welches die Verbindung der Frisch- bzw. Kaltwasser- oder Klarwasser-Hochdruckleitung 6 mit jeweils einer der Kammern 2, 3 und 4 des Dreikammer-Rohraufgebers 1 herstellen kann.

Die zwischen den Kammern 2, 3 und 4 des Dreikammer-Rohraufgebers 1 und der Niederdruck-Frischwasserleitung 17 als Sperrorgane 11 vorgesehenen, zwangsbetätigbaren Rückschlagventile haben ebenfalls die aus Fig. 1 im einzelnen ersichtlich Bauweise. Sie sind dort lediglich mit einer um 180° verdrehten Wirkrichtung eingebaut, das heißt ihre zwangsbetätigte Öffnungsbewegung erfolgt in Richtung gegen die Kammern 2, 3 und 4 des Dreikammer-Rohraufgebers 1 hin.

Das in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Rückschlagventil 21 weist ein Gehäuse 22 auf, welches mit einem Einlaßstutzen 23 und einem Auslaßstutzen 24 versehen ist.

Innerhalb des Gehäuses 22 und koaxial hierzu ist an der dem Einlaß stutzen 23 benachbarten Seite ein durch sternförmig angeordnete Rippen bzw. Stege ortsfest gehaltener Führungskörper 26 vorgesehen, in dem über einen Führungsschaft 27 ein Schließkörper 28 axial verschieblich gehalten wird. Dabei steht der Schließkörper 28 unter der Wirkung eines Federelementes 29, und zwar dergestalt, daß dieses ihn ständig in Schließstellung gegen einen ortsfest im Gehäuse 22 angeordneten Sitzring 30 zu drücken sucht, wie das in der unteren Hälfte der Fig. 1 gezeigt wird. Die Wirkrichtung des Federelementes 29 ist dabei gleichgerichtet mit der Strömungsrichtung 31 des durch den Einlaßstutzen 23 zugeführten Wassers.

Als Öffnungsantrieb für den unter der Wirkung des Federelementes 29 in seiner Schließlage am Sitzring 30 gehaltenen Schließkörpers 28 dient eine Stößelstange 32, die koaxial zum Auslaßstutzen 24 angeordnet ist und abgedichtet geführt wird. Diese Stößelstange 32 ist dabei baulich getrennt vom Schließkörper 28 des Rückschlagven tils 21 ausgeführt. An ihr greift der Kolben eines Dreuckmittel zylinders 33 an, welcher vorzugsweise am Auslaßstutzen 24 gehalten ist. Der Druckmittelzylinder 33 kann pneumatisch oder hydraulisch betrieben werden.

Der Druckmittelzylinder 33 wirkt über die Stößelstange 32 im Öff nungssinne auf den Schließkörper 28 des Rückschlagventils 21 ein und bringt diesen dadurch entgegen der Rückstellwirkung des Feder elementes 29 aus der Schließlage, welche in der unteren Hälfte der Fig. 1 gezeigt wird, in die Öffnungsstellung, die aus der oberen Hälfte der Fig. 1 ersichtlich ist.

Aus Fig. 1 geht auch noch hervor, daß der Schließkörper 28 des Rückschlagventils 21 eine strömungsgünstige Gestalt hat, die an der vom Sitzring 30 abgewendeten Seite von einer Konusfläche und an der dem Sitzring 30 zugewendeten Seite von Krümmungsflächen bestimmt wird. Hierdurch wird der Strömungswiderstand innerhalb des Rück schlagventils 21 beträchtlich verringert.

In Fig. 1 ist ferner gezeigt, daß der Schließkörper 28 an seiner dem Sitzring 30 zugewendeten Mantelfläche mit einer Ringnut 34 ausgestattet ist, in der ein elastischer Dichtungsring, insbesondere ein O-Ring 35, vorgesehen werden kann. Vorteilhaft hierbei ist, daß die Dichtwirkung des geschlossenen Rückschlagventils 21 nicht durch sich gegenseitig berührende Metallflächen herbeigeführt wird, sondern durch das auf den Sitzring 30 auftreffende Elastomer-Materi al des O-Rings 35. Es entfällt dadurch das sonst notwendige Ein schleifen der zusammenwirkenden Sitzflächen von Sitzring 30 und schließkörper 28. Bei auftretenden Undichtigkeiten ist es daher lediglich notwendig, den verschlissenen O-Ring 35 auszutauschen.

Da der Schließkörper 28 des Rückschlagventils 21 lediglich lineare Öffnungs- und Schließbewegungen ausführt, kann das gesamte Rück schlagventil 21 bei an sich einfachem Aufbau für einen relativ großen Verstellhub des Schließkörpers 28 ausgelegt werden, so daß sich innerhalb desselben relativ große Durchströmquerschnitte einstellen, welche wiederum zu einer Verminderung des Strömungs widerstandes beitragen.

Als besonders zweckmäßig hat es sich für den Einsatz der Rückschlag ventile 21 erwiesen, wenn ein Druckausgleich auf beiden Seiten des Schließkörpers 28 herbeigeführt wird, bevor die Betätigung des über die Stößelstange 32 auf den Schließkörper 28 einwirkenden Antriebs durch den Druckmittelzylinder 33 eingeleitet wird.

Der Einsatz von Rückschlagventilen 21 der aus Fig. 1 ersichtlichen Bauart ist insofern vorteilhaft als sie eine einfache und damit kostengünstige Bauart aufweisen. Auch der zu ihrer zwangsbetätigten Öffnungsbewegung benötigte Antrieb ist einfach und wenig störanfäl lig ausgelegt. Da darüber hinaus unter betrieblichen Behältnissen keine schwankenden Reibungsbeiwerte auftreten können, ist die Spanne der Druckdifferenz, innerhalb welcher das Sperrorgan 8 bzw. 11 geöffnet werden kann, definiert. Tritt am Antrieb 33 für die zwangs betätigbare Öffnungsbewegung des Schließkörpers 28 eine Störung auf, dann wird letzterer durch das auf ihn einwirkende Federelement 29 sowie das in Strömungsrichtung 31 wirkende Wasser selbsttätig in Schließstellung gebracht.

In Fig. 2 der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Wasseraufbereitung, insbesondere zur Entsalzung von Meerwasser nach dem Prinzip der Umkehr-Osmose dargestellt. Bei ihr wird das Meerwasser von einer Pumpe 41 einer Vorbehandlungsstufe 42 zugeführt. Im anschluß daran gelangt der Wasserstrom in eine zu einer Osmose-Anlage 43 führende Zuströmleitung 44, in der ein als Hochdruckpumpe 45 ausgebildeter Druckerzeuger angeordnet ist. Die Vorbehandlungsstufe 42, welche je nach Art bzw. Zusammensetzung des zugeführten Wasserstroms gegebenenfalls auch entfallen kann, dient der Konditionierung der Flüssigkeit, um die Membranen der nachgeschalteten Osmose-Anlage 43 zu schützen. Vor der Hochdruckpumpe 45 zweigt eine erste und hinter der Hochdruckpumpe 45 eine zweite Strömungsleitung 46 bzw. 47 von der Zuströmleitung 44 ab; die beiden Strömungsleitungen 46, 47 enden in einem als Druckschleuse wirkenden und damit einen Druckaustausch ermöglichenden Rohraufgeber 48. Damit sich in diesem Rohraufgeber 48 ein Austausch des über die erste Strömungsleitung 46 eingeleiteten Niederdruck-Teilstroms mit einem Hochdruck-Wasser strom erreichen läßt, ist die Osmose-Anlage 43 über eine dritte Strömungsleitung 49 mit dem Rohraufgeber 48 verbunden.

Hinter der Vorbehandlungsstufe 42 ist eine Abzweigeeinrichtung 50 angeordnet, die den Niederdruck-Wasserstrom in einen ersten und in einen zweiten Teil-Wasserstrom aufteilt. Der erste Teil-Wasser strom strömt der Osmose-Anlage 43 direkt zu, wobei er zuvor in der Hochdruckpumpe 45 auf den Hochdruck des Systems gebracht wird. Der zweite Teil-Wasserstrom gelangt über die erste Strömungsleitung 46 in den Rohraufgeber 48 und wird dort im Austausch mit dem von der Osmose-Anlage 43 über die dritte Strömungsleitung 49 zugeführten Hochdruck-Wasserstrom des Konzentrats auf Hochdruck gebracht. Vom Rohraufgeber 48 wird dieser Hochdruck-Wasserstrom von einer inder zweiten Strömungsleitung 47 angeordneten, als Druckerhöhungspumpe 51 ausgebildeten Druckerhöher auf den geringfügig höheren System druck gebracht, bevor er hinter der Hochdruckpumpe 45 in der Zu strömleitung 44 mit dem der Osmose-Anlage 43 direkt zugeleiteten ersten Teil-Wasserstrom zusammengeführt wird und danach in die Osmose-Anlage 43 einströmt.

Da der Hochdruckpumpe 45 lediglich ein Teil-Wasserstrom zugeführt wird, läßt diese sich mit einem sehr geringen Leistungsbedarf betreiben; und da auch die Druckerhöhungspumpe 51 lediglich dazu dient, den aus dem Rohraufgeber 48 zuströmenden Hochdruck-Wasser strom um nur wenige bar auf den Systemdruck zu erhöhen, erfordert auch diese nur einen geringen Leistungsbedarf, so daß sich insgesamt eine äußerst wirtschaftliche Betriebsweise mit einem Wirkungsgrad der Anlage von etwa 98% ergibt.

Die Betriebsweise und der Leistungsbedarf der Anlage nach Fig. 2 werden nachfolgend an einem Zahlenbeispiel verdeutlicht. Ein von der Pumpe 41 zugeführter Mehrwasserstrom von 775 m³/h wird von der Abzweigeeinrichtung 50 so aufgeteilt, daß der in die Hochdruckpumpe 45 eintretende erste Teil-Wasserstrom 310 m³/h und der über die erste Strömungsleitung 46 in den Rohraufgeber 48 gelangende zweite Teil-Wasserstrom 465 m³/h beträgt. Um den ersten Teil-Wasserstrom auf den Systemdruck von 60 bar zu bringen, benötigt die Hochdruck pumpe 45 eine Leistung von 738 Kw, gegenüber 1845 Kw bei bekannten Anlagen mit Energierückgewinnung durch Einsatz einer Turbine. Der aus der Osmose-Anlage 43 über die dritte Strömungsleitung 49 dem Rohraufgeber 48 zugeführte Wasserstrom des Konzentrats - ebenfalls 465 m³/h - weist einen Druck von 58 bar auf, welcher sich im Rohr aufgeber 48 im Austausch mit dem zweiten Teil-Wasserstrom völlig abbaut, so daß das Konzentrat gemäß Pfeil 52 mit 0 bar aus dem Rohraufgeber 48 abströmt. Dafür wird der zweite Teil-Wasserstrom im Rohraufgeber 48 durch den Austausch auf 57 bar erhöht, so daß es ausreicht, die Druckerhöhungspumpe 51 mit einer Leistung von 55 Kw auszulegen, um den Hochdruck-Wasserstrom auf den Systemdruck von 60 bar zu bringen.

Hinter der Hochdruckpumpe 45 werden der erste Teil-Wasserstrom von 310 m³/h und der ebenfalls auf den Systemdruck gebrachte zweite Teil-Wasserstrom von 465 m³/h zusammengeführt, so daß in die Osmose- Anlage 43 die Ausgangs-Wassermenge von 775 m³/h gelangt. Aufgrund des bekannten Rohraufgeber-Prinzips läßt sich somit ein kontinuier licher Austausch von Niederdruck-Mehrwasser und Hochdruck-Konzentrat erreichen, bei dem die Osmose-Anlage 43 mit einem gleichmäßigen Volumenstrom beschickt werden kann. Das nach der Umkehr-Osmose in der Osmose-Anlage 43 gewonnene Reinwasser strömt gemäß Pfeilrichtung 53 drucklos ab.

In Fig. 2 ist zu sehen, daß es sich bei dem Rohraufgeber 48 beispielsweise um einen Einkammer-Rohraufgeber 48 handeln kann, der an seinem einen Ende über ein Sperrorgan 8 mit der eine Niederdruck-Fülleitung bildenden Strömungsleitung 46 und über ein Sperrorgan 11 mit der eine Hochdruck-Austragleitung bildenden Strömungsleitung 47 zusammenarbeitet. An seinem anderen Ende steht hingegen der Rohr aufgeber 48 über ein Sperrorgan 9 mit der als Hochdruck-Fülleitung vorgesehenen Strömungsleitung 49 in Verbindung, während ein Sperror gan 10 die als Niederdruck-Austragleitung wirkende Strömungsleitung 52 bedient.

Im Falle der Fig. 2 werden als Sperrorgane 8 und 11 in Öffnungs richtung zwangsbetätigbare Rückschlagventile 21 benutzt, die in ihrem Aufbau und in ihrer Wirkungsweise bereits vorstehend anhand der Fig. 1 ausführlich erläutert wurden. Hingegen sind gemäß Fig. 2 als Sperrorgane 9 und 10 Rückschlagventile vorgesehen, von denen jedes vorzugsweise als ein Düsen-Rückschlagventil ausgelegt werden kann.

Liste der Bezugszeichen

1

Dreikammer-Rohraufgeber

2

,

3

,

4

Kammern

5

Übertagebereich

6

Hochdruckleitung

7

Untertagebereich

8

,

9

,

10

,

11

Sperrorgan

12

Grubenwasserzulauf

13

Sumpf- bzw. Vorklärbecken

14

Niederdruck-Grubenwasserleitung

15

Pumpe

16

Hochdruck-Grubenwasserleitung

17

Niederdruck-Frischwasserleitung

18

Frischwasserbecken

19

Pumpe

20

Leitung

21

Rückschlagventil

22

Gehäuse

23

Einlaßstutzen

24

Auslaßstutzen

25

Rippen oder Stege

26

Führungskörper

27

Führungskörper

28

Schließkörper

29

Federelement

30

Sitzring

31

Strömungsrichtung

32

Stößelstange

33

Druckmittelzylinder

34

Ringnut

35

O-Ring
HD Hochdruck-Kreislauf
ND Niederdruck-Kreislauf

41

Pumpe

42

Vorbehandlungsstufe

43

Osmose-Anlage

44

Zuströmleitung

45

Hochdruckpumpe

46

erste Strömungsleitung

47

zweite Strömungsleitung

48

Rohraufgeber

49

dritte Strömungsleitung

50

Abzweigeinrichtung

51

Druckerhöhungspumpe

52

Pfeil

53

Pfeil

Claims

1. Rohraufgeber, insbesondere Dreikammer-Rohraufgeber, mit gleich bleibender Füll- und Entleerungsrichtung seiner Kammer oder Kammern,
bei dem die oder jede Kammer an ihrem einen Ende an eine Hochdruck-Fülleitung und an eine Niederdruck-Austragleitung sowie an ihrem anderen Ende an eine Niederdruck-Fülleitung und an eine Hochdruck-Austragleitung angeschlossen ist, und bei dem in jeder Fülleitung und in jeder Austragleitung jeweils ein Sperrorgan sitzt,
dadurch gekennzeichnet,
daß an einem Ende der oder jeder Kammer (2, 3 und 4) sowohl in der Hochdruckleitung (6 bzw. 47) als auch in der Nieder druckleitung (14 bzw. 46) als Sperrorgan (8 bzw. 11) jeweils ein in seiner Öffnungsrichtung zwangsbetätigbares Rückschlag ventil (21) vorgesehen ist.

2. Rohraufgeber nach An spruch 1, für eine Vorrichtung zum Austausch von Gruben- bzw. Warmwasser und von Frisch- bzw. Kaltwasser und/oder zur quasi kontinuierlichen, hydraulischen Förderung von Feststoffen über große Entfernungen bzw. Höhenunterschiede im Untertagebergbau,
bei der der Rohraufgeber den direkten und kontinuierlichen Austausch zwischen einem einerseits die übertägige Einspeisung des Frisch- bzw. Kalt- oder Klarwassers und andererseits die Förderung des Gruben- bzw. Warmwassers oder der Trübe ermögli chenden Hochdruck-Flüssigkeitskreislauf und einem untertägigen Niederdruck-Flüssigkeitskreislauf gewährleistet,
dadurch gekennzeichnet,
daß die in ihrer Öffnungsrichtung zwangsbetätigbaren Rück schlagventile (21) sowohl in der dem Frisch- bzw. Kalt- oder Klarwasser zugeordneten Hochdruck-Fülleitung (6) als auch in der dem Frisch- bzw. Kalt- oder Klarwasser zugeordneten Nieder druck-Austragleitung (17) der oder jeder Kammer (2, 3 und 4) vorgesehen sind.

3. Rohraufgeber nach Anspruch 1 für eine Vorrichtung zur Wasser aufbereitung, insbesondere zur Meerwasserentsalzung nach dem Prinzip der Umkehr-Osmose, in der ein Hochdruck-Wasserstrom einer Osmose-Anlage zugeleitet sowie einerseits in druckloses Reinwasser und andererseits in ein gegenüber dem Eingangsdruck noch unter Hochdruck stehendes Konzentrat getrennt wird, und in der das Konzentrat zur Energierückgewinnung genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein in seine Öffnungsrichtung zwangsbetätigbares Rückschlagventil (21) einerseits in der Niederdruck-Fülleitung (46) und andererseits in der Hochdruck-Austragleitung (47) der oder jeder Kammer (48) vorgesehen ist.

4. Rohraufgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (28) des Rückschlagventils (21) in Strömungsrichtung (31) des Wassers von einem vorgespannten Kraftspeicher beauf schlagt ist.

5. Rohraufgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsantrieb (32, 33) für den Schließkörper (28) des Rückschlagventils (21) eine hiervon baulich getrennt ausgeführte Stößelstange (32) aufweist, an der der Kolben eines Druckmittelzylinders (33) angreift.

6. Rohraufgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5, dadurch gekenzeichnet, daß am Gehäuse (22) des Rückschlagventils (21) ein Druckaus gleichsystem auf beiden Seiten des Schließkörpers (28) schalt bar ist.

7. Rohraufgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (28) eine strömungsgünstige Gestalt mit Konus- und Krümmungsflächen an seinem Mantel aufweist.

8. Rohraufgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (28) an seiner dem Ventilsitz zugeordneten Mantelfläche mit einer Ringnut (34) versehen ist, in der ein elastischer Dichtring sitzt.