DE4439856A1 - Vorrichtung zum Binden von Staub in Wasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Binden von Staub in Wasser, die mit einer Wasserzuleitung versehene, mit einem Wasserstrahl Luft ansaugende und eine Wasser- Luft-Dispersion ausstoßende Düsen aufweist.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-PS 36 06 996 bekannt. Sie ist dort integriert in eine Schrämwalze, die sie in den erzeugten Nebel taucht. Durch entsprechend geführte und ausmündende Ansaugrohre wird mit dem Staub beladene Luft zur Erzeugung des Nebels verwendet und der damit erfaßte Staub umso sicherer gebunden.

Nur die letztere Art der Staubbindung durch Ansaugen der staubbeladenen Luft nach dem Prinzip der Wasserstrahlpumpe und Binden des Staubes mit dem betreffenden Wasser ist aus der DE-PS 34 39 990 bekannt.

Die DE-PS 42 35 359 offenbart ein Verfahren zur staubbindenden Bedüsung an Bre­ chern. Vor und hinter dem Brecher sind Düsen angeordnet, die dem Materialdurchsatz angepaßt beaufschlagt werden und so gerichtet sein sollen, daß sie das zu- und abge­ führte Gut möglichst ganzflächig erfassen.

In der DE-OS 28 28 980 ist ein Vorhang aus einer Wasser-Luft-Dispersion vorge­ schlagen. Er wird erzeugt durch ein mit Sprühdüsen versehenes Rohr, in das Druckluft und Wasser eingeleitet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System der Staubbindung zu schaffen, das besonders vielseitig anwendbar sein soll.

Gemäß der Erfindung wird dieser Zweck ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch erfüllt, daß die Düsen als Baueinheiten mit einem Wasseran­ schluß, einem Lufteinlaß und einer Austrittsöffnung gestaltet sind derart, daß sie einen Sprühstrahl ausbilden, und so angeordnet sind, daß ihre Sprühstrahlen aneinander­ schließend eine Staubquelle abkapseln.

Nach der Vorstellung der Erfindung bilden die Sprühstrahlen, mehr oder weniger ergän­ zend zu Teilen der die Staubquelle darstellenden Vorrichtung, Wandbauelemente einer aus dem Sprühnebel bestehenden Einhausung für die Staubquelle.

In aller Regel wird man dafür die Düsen, vorzugsweise mit einer schmalen, länglichen Austrittsöffnung, derart gestalten, daß sie einen flachen Sprühstrahl ausbilden.

Im Prinzip lassen sich aus den Wandbauelementen, je nach Bedarf mehr oder weniger vollständige, Gehäuse beliebiger Gestalt herstellen. Es können gewinkelte oder auch gebogene Wandungen hergestellt werden durch gewinkelte Anordnung der Düsen nebeneinander oder nacheinander. Zur Schaffung einer gebogenen Wandung können gewinkelt nebeneinander angeordnete Düsen auch eine gebogene Austrittsöffnung aufweisen. Zur Schaffung größerer, ebener Wände können die Sprühstrahlen schup­ penförmig aneinandergereiht werden, so daß die jeweils nächste Düse im wesentlichen neben dem Sprühstrahl Platz findet; in der anderen Dimension können die Düsen in gleicher Ebene ohne Verwinkelung nebeneinander angeordnet sein, ggf. in Kombination mit versetzten, überlappende Sprühstrahlen erzeugenden Düsen in einer benachbarten Ebene.

Die Düsen in der verselbständigten Form der genannten Baueinheit bedürfen nur eines Gerüstes oder einer sonstigen Tragkonstruktion, um entsprechend angeordnet zu wer­ den. Sie geben dem Konstrukteur vielfältige Gestaltungsfreiheit.

Im Hinblick darauf sind die Düsen vorzugsweise im ganzen kastenförmig gestaltet mit dem Lufteinlaß an einer Breitseite.

Dabei weisen sie bevorzugt, ggf. in Vollmaterial, innerhalb ihres quaderförmigen Um­ risses einen den Sprühstrahl ausbildenden Mischraum auf, der im einen axialen Quer­ schnitt flach-rechteckig ist und sich im anderen, dazu rechteckigen axialen Querschnitt zu der Austrittsöffnung hin im wesentlichen trapezförmig erweitert.

Der seitliche Lufteinlaß besteht zweckmäßigerweise in einem bloßen Durchbruch der Wandung der Düse.

Die Düse kann mit dem Lufteinlaß auf ihrer der Staubquelle zugewandten Seite ange­ ordnet werden, um in der an sich bekannten Weise die staubbeladene Luft anzusaugen und den Staub auf diesem Wege schon zu binden.

Je nach den Verhältnissen kann jedoch auch die umgekehrte Anordnung vorgesehen werden, beispielsweise an einer Stelle, wo man mit Durchtritt von Staub durch die Ab­ kapselung rechnet und ihn noch von außen einfangen möchte.

Die Zeichnungen geben Ausführungsbeispiele der Erfindung wieder.

Fig. 1 zeigt eine Düse in einem axialen Schnitt, Fig. 2 zeigt die Düse in dazu rechtwinkligem axialen Schnitt, Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung zum Binden von Staub an einem Längsschneidkopf einer Vortriebsmaschine des Bergbaues in Seitenansicht, Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zum Binden von Staub an einer Bandübergabestation in einem senkrechten Längsschnitt, Fig. 5 zeigt die Vorrichtung in einem Querschnitt etwa nach Linie V-V in Fig. 4, vordere Teile weggelassen, Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung zum Binden von Staub an einer Entladestation eines Eisenbahnwaggons in Draufsicht, Fig. 7 zeigt die Vorrichtung nach Fig. 6 in Längsseitenansicht, Fig. 8 zeigt die Vorrichtung nach Fig. 6 in Querseitenansicht, Fig. 9 zeigt eine weitere Vorrichtung zum Binden von Staub in Ansicht und

Fig. 10 zeigt einen Schnitt nach Linie X-X in Fig. 9, Fig. 11 zeigt eine Vorrichtung zum Binden von Staub an einer Schrämwalze einer Ge­ winnungsmaschine des Bergbaues in Ansicht, Fig. 12 zeigt die Vorrichtung nach Fig. 11 in axialem Schnitt.

Die mit 1 bezeichnete Düse nach Fig. 1 und 2 ist aus einem Quader 2 aus Vollmaterial herausgearbeitet:
An eine Bohrung 3, in die ein einen Wasserstrahl 4 ausbildender, mit einem Schmutz­ fangsieb 5 versehener Düseneinsatz 6 eingeschraubt ist, schließt sich ein Mischraum 7 an, der in dem Schnitt nach Fig. 1 einen trapezförmigen, sich zum Ende hin erweitern­ den Querschnitt und in dem Schnitt nach Fig. 2 einen flach-rechteckigen Querschnitt aufweist. Unmittelbar hinter dem Düseneinsatz 6 mündet ein länglicher Durchbruch in der Wandung der Düse als Lufteinlaß 8 in den Mischraum 7.

Die Bohrung 3 ist am rückwärtigen Ende mit einem nicht gezeichneten Druckwasseran­ schluß versehen.

Der aus dem Düseneinsatz 6 austretende Wasserstrahl 4 vermischt sich in dem Misch­ raum 7 mit nach dem Prinzip der Wasserstrahlpumpe durch den Lufteinlaß 8 einge­ saugter, mit Pfeilen 9 angedeuteter Luft. Aus der Düse 1 tritt eine Wasser-Luft-Disper­ sion als ein flacher, breiter Sprühstrahl 10 aus. Der Sprühstrahl 10 verbreitert sich an­ fänglich und behält dann eine etwa gleiche Breite, bis er sich langsam verliert. Die Dicke des Sprühstrahls 10 bleibt ziemlich gleich.

Die kräftige Bauweise aus dem Vollmaterial entspricht der vorgesehenen Bestimmung, mit dem Lufteinlaß 8 staubbeladene und infolgedessen abrasive Luft einzusaugen.

Fig. 3 bis 12 zeigen Beispiele, wie der Sprühstrahl 10 als Bauelement einer eine Staub­ quelle abkapselnden Wandung aus strömender Luft-Wasser-Dispersion eingesetzt ist. Die den Sprühstrahl 10 erzeugende Düse 1 bildet dafür eine mit Ausnahme ihres Wasseranschlusses selbständige, in vielfältiger Anordnung gut montierbare, kasten­ förmige Baueinheit.

Die Düse 1 und der Sprühstrahl 10 können in ihrer Form und Größe dem Anwendungs­ fall angepaßt sein.

Nach Fig. 3 ist ein Längsschneidkopf 11 einer Streckenvortriebsmaschine des Berg­ baues mit Sprühstrahlen 10 eingekapselt. Die Düsen 1 sind als Kranz um den den Längsschneidkopf 11 tragenden Ausleger 12 angeordnet. Die Sprühstrahlen 10 sind aneinandergesetzt zu einer der Zylinderform angenäherten, kegelstumpfförmigen Ein­ hausung 13 für den Längsschneidkopf 11. In der Darstellung sind die von den unter­ schiedlichen Düsen 1a, 1b, 1c und 1d erzeugten Sprühstrahlen 10a bzw. 10b bzw. 10c bzw. 10d als Bauelemente der Einhausung noch ungefähr zu erkennen.

Die Düsen 1 sind in etwas Abstand von dem Ausleger 12 mit dem Zwischenraum zu­ gekehrten Lufteinlässen 8 angeordnet. Bis in diesen Bereich dringender Staub 14 wird von der angesaugten Luft mitgerissen und gelangt nicht weiter. Zusätzlich könnte aber durch eine alle Düsen 1 umschließende und an deren rückwärtigem Ende an den Aus­ leger 12 herangebogene Haube die von den Sprühstrahlen 10 gebildete Einhausung hier abschließen oder es könnten Zwischenwände von Düse 1 zu Düse 1 gelegt und ein ringförmiger Abschluß zwischen den Düsen 1 und den Zwischenwänden einerseits und dem Ausleger 12 andererseits geschaffen werden.

Der durch die Lösearbeit des Längsschneidkopfes 11 entstehende Staub breitet sich zunächst im Inneren der Einhausung ziemlich ungehindert aus. In den Sprühstrahlen wird er dann jedoch von den Wassertröpfchen erfaßt, gebunden und mitgenommen, soweit er nicht bereits an den Lufteinlässen 8 eingefangen und von vornherein, an sich aber auf die gleiche Weise, in dem Wasser gebunden worden ist. Der gebundene Staub fließt mit dem Wasser, das sich an der Gesteinswand 15 niederschlägt, ab.

Das vordere Ende der Einhausung paßt sich der Gesteinswand, der darin geschaffenen Aushöhlung usw. selbsttätig an. Die abgelösten Gesteinsbrocken fallen durch die unte­ ren Sprühstrahlen 10 hindurch. Soweit in diesen dabei hinter den Gesteinsbrocken Lücken entstehen und hier etwas Staub ausdringt, könnte er durch die unteren Düsen 1 zu einem großen Teil eingefangen werden, indem diese mit ihrem Lufteinlaß 8 nach außen angeordnet werden, wie für die Düse 1a bei 8′ gestrichelt angedeutet.

Während die Einhausung des Längsschneidkopfes 11 in Fig. 3 allein durch gewinkelt nebeneinander angeordnete Düsen 1 und Sprühstrahlen 10 geschaffen ist, sind bei der in Fig 4 und 5 dargestellten Einhausung einer Bandübergabe Düsen 1 und Sprühstrahlen 10 auch gewinkelt hintereinander, d. h. aufeinander folgend, angeordnet.

Aufeinander folgende Düsen und Sprühstrahlen 1e/10e, 1f/10f und 1g/10g bilden erst ein Dach und eine Vorderwand (Fig. 4), letztere mit doppelter Anordnung der Düse und des Sprühstrahles 1g/10g nebeneinander (Fig. 5). Jeweils zwei oder drei, nur einfach in Fig. 5 erscheinenden Düsen und Sprühstrahlen 1h/10h und 1i/10i bilden zwei nach unten ausgestellte Seitenwände. Nach unten ist der Übergaberaum durch das über­ gebende Band 16, das übernehmende Band 17 und dessen Trichter 18 geschlossen. Auf der Höhe zwischen den Bändern 16 und 17 ist wiederum durch, zwei oder drei, nebeneinander angeordnete, Düsen und Sprühstrahlen 1j/10j eine Rückwand errichtet, hier mit aufsteigendem Sprühstrahl.

Ein Gerüst 19 ist auf die vorgesehenen Stellungen der Düsen 1 hin konstruiert und er­ richtet. Die Befestigungen der Düsen 1 an dem Gerüst 19 sind nicht im einzelnen dar­ gestellt.

Fig. 6 bis 8 lassen in einer Entladestation einen Eisenbahnwaggon 20 für Schüttgut über zwei Bunkern 21 erkennen. Die beiden Bunker sind über dem Niveau der Schienen 22 gemeinsam von zwei Seitenwänden 23 und Stirnwänden 24 eingefaßt. Der Eisen­ bahnwaggon 20 entleert durch Öffnen von vier Klappen 25.

In diesem Falle ist der Zwischenraum zwischen den Seitenwänden 23 und den Stirn­ wänden 24 einerseits und dem Eisenbahnwaggon 20 andererseits mit den Sprühstrahlen 10 abgedeckt worden. Vier Düsen 1k, 1l, 1m und 1n sind jeweils auf der Oberkante der Seitenwände 23 und zwei Düsen 1o und 1p sind jeweils auf der Oberkante der Stirnseitenwände 24 auf kurzen Füßen 26 installiert.

Die Düsen 1k und 1n sind von den Enden der Seitenwänden 23 aus aufeinander zu ge­ richtet und leicht nach dem Eisenbahnwaggon 20 hin abgewinkelt. Die Düsen 1l und 1m folgen nach etwa einem Viertel der Seitenwandlänge in zu derjenigen der Düsen 1k und 1n paralleler Ausrichtung. Im übrigen sind die Düsen 1k bis 1n leicht schräg gestellt derart, daß ihre Sprühstrahlen 10k, 10l, 10m bzw. 10n leicht geneigt sind, anders aus­ gedrückt ihre Fläche zu dem Eisenbahnwagen 20 hin geringfügig ansteigt. Wie aus Fig. 6 zu erkennen, bilden die Sprühstrahlen 10k bis 10n zusammen eine den Zwischen­ raum zwischen der Seitenwand 23 und dem Eisenbahnwaggon 20 ziemlich lückenlos abdeckenden Fläche.

Die Düsen 1o und 1p senden jeweils von den Enden der Stirnwände 24 aus etwa in gleicher Weise ausgerichtete Sprühstrahlen 10o und 10p.

In Fig. 9 sind zur Bildung einer großflächigen Wand in einer ersten Ebene Düsen 1q und in einer etwa um die Dicke der Sprühstrahlen 10 dazu versetzten zweiten Ebene Düsen 1r angeordnet.

Die Düsen 1q liegen zu zweit nebeneinander und folgenden in einer Reihe derart auf­ einander, daß ihre Sprühstrahlen 10q in der aus Fig. 10 ersichtlichen Weise schuppen­ förmig aneinanderschließen. Die Sprühstrahlen sind nur der Übersichtlichkeit halber ab­ geschnitten dargestellt und in Wirklichkeit erheblich länger. Die Sprühstrahlen 10q der nebeneinanderliegenden Düsen 1q berühren sich nur leicht auf ihrer größten Breite. Die Düsen 1r und ihre Sprühstrahlen 10r haben in ihrer Ebene die gleiche Anordnung. Sie sitzen aber auf Lücke zwischen den Düsen 1q bzw. Sprühstrahlen 10q und sind außerdem in der Strahlrichtung leicht versetzt.

Es ergibt sich so eine zweischalige, dichte Wand, die in beiden Dimensionen beliebig fortgesetzt werden könnte.

In Fig. 11 und 12 ist ein Arm 27 einer Gewinnungsmaschine zu erkennen, der eine in ein Flöz 28 schneidende Schrämwalze 29 trägt. Am Ende des Armes 27 ist eine Reihe von Düsen 1s derart angeordnet, daß ihre Sprühstrahlen 10s einen Schirm 30 vor der Schrämwalze 29 bilden; die Sprühstrahlen 10s überlappen sich entweder schuppen­ förmig oder durch versetzte Anordnung in zwei Lagen.

Der Schirm 30 kapselt die Staubquelle nicht vollkommen ab, auf einem Abschnitt ihres Umfanges bleibt die Schrämwalze 29 frei. Man könnte aber mit weiteren, ent­ sprechend anders angeordneten Düsen die Lücke noch schließen.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Binden von Staub in Wasser, die mit einer Wasserzuleitung ver­ sehene, mit einem Wasserstrahl (4) Luft (9) ansaugende und eine Wasser-Luft- Dispersion ausstoßende Düsen (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (1) als Baueinheiten mit einem Wasseranschluß, einem Lufteinlaß (8) und einer Austrittsöffnung gestaltet sind derart, daß sie einen Sprühstrahl (10) ausbilden, und so angeordnet sind, daß ihre Sprühstrahlen aneinanderschließend eine Staubquelle (12; 16-18; 21; 29) abkapseln.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (1), vorzugsweise mit einer schmalen, länglichen Austrittsöffnung, derart gestaltet sind, daß sie einen flachen Sprühstrahl ausbilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (1) im ganzen kastenförmig gestaltet sind mit dem Lufteinlaß (8) an einer Seite, im Falle der schmalen, länglichen Austrittsöffnung an einer Breit­ seite.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (1) innerhalb ihres quaderförmigen Umrisses einen den Sprühstrahl (10) ausbildenden Mischraum (7) aufweisen, der im einen axialen Querschnitt flach-rechteckig ist und sich im anderen, dazu rechtwinkligen axialen Querschnitt zu der Austrittsöffnung hin im wesentlichen trapezförmig erweitert.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der seitliche Lufteinlaß (8) in einen bloßen Durchbruch der Wandung der Düse (1) besteht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteinlaß (8) auf der der Staubquelle zugewandten Seite der Düse (1) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Düsen (1a, 1b, 1c, 1d; 1g; 1g; 1r bzw. 1s) und Sprühstrahlen (10a, 10b, 10c, 10d; 10g; 10q; 10r bzw. 10s) quer zur Strahlrichtung nebeneinander angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Düsen (1e, 1f, 1g; 1q bzw. 1r) und Sprühstrahlen (10e, 10f, 10g; 10q bzw. 10r) in Strahlrichtung aufeinander folgend angeordnet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß Düsen (1) und Sprühstrahlen (10) im Winkel zueinander so angeordnet sind, daß die Sprühstrahlen (10) eine gewinkelte oder gebogene Wandung einer Ein­ kapselung (10a bis 10d; 10e bis 10j; 10k bis 10p; 10s) einer Staubquelle (12; 16-18; 21; 29) bilden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß Düsen (1) und Sprühstrahlen (10) in gleicher Ebene so angeordnet sind, daß die Sprühstrahlen (10) eine ebene Wand (10q + 10r) bilden, wobei im Falle der aufeinander folgenden Anordnung die Sprühstrahlen (10q, 10r) schuppenförmig aneinanderschließen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Düsen (1q, 1r) und Sprühstrahlen (10q, 10r) zweischalig und in den ver­ schiedenen Schalen (1q bzw. 1r; 10q bzw. 10r) versetzt zueinander angeordnet sind.