DE4444641C1 - Luftgepulste Setzmaschine mit Abluftabsaugung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine luftgepulste Setzmaschine für die Aufbereitung von Mineralien mit einer der Erzeugung der Pulsation dienenden und über wenigstens ein Einlaßventil mit einer Druckluftzufuhr und über wenigstens ein Auslaßventil mit einem Abluftauslaß verbundenen Luftkammer, wobei über das Einlaßventil die Druckluft impulsartig in die Luftkammer strömt und dadurch das Setzwasser aus der Luftkammer in das Setzfaß gedrückt wird und die Pulsluft anschließend durch das Zurückströmen des Wassers über das Auslaßventil aus der Luftkammer gedrückt wird.

Eine gattungsgemäße Setzmaschine ist in der DE 36 22 551 A1 insbesondere bezüglich ihrer Wirkungsweise näher beschrieben; mit einer derartigen Setzmaschine ist der Nachteil verbunden, daß die Einstellung eines zweckmäßigen Setzhubdiagramms nur in engen Grenzen möglich ist, und zwar aus folgenden Gründen: Bei dem normalen Betrieb einer luftgepulsten Setzmaschine stellt sich aufgrund der Puls­ bewegung ein mittleres Niveau des Wasserspiegels in der Luftkammer ein, welches um einen in Abhängigkeit von den geometrischen Verhältnissen der Setzmaschine und dem Setzbettwiderstand sich ergebenden Betrag niedriger liegt als das Niveau des im Setzfaß der Setzmaschine anstehenden Wasserspiegels. Da bei den bekannten Setzmaschinen das Volumen der Luftkammer vergleichsweise groß ist, läßt die mögliche Zeitdauer der Öffnung des Auslaßventils das Abströmen nur einer begrenzten Luftmenge aus der Luftkammer zu, die im Verhältnis zu der bei Beendigung des Setzhubes in der Luftkammer anstehenden Luftmenge entsprechend gering ist, so daß sich auch nur eine geringe Druckänderung beim Luftauslaß einstellt; damit kommt die in der Luftkammer anstehende Wassersäule nur langsam zurück, und somit ist das verbleibende Volumen in der Luftkammer zu Beginn des der Erzeugung des Setzhubes dienenden Einströmens an Druckluft über das Einlaßventil entsprechend groß. Da dieses große Volumen in der Luftkammer mit Druckluft aufgefüllt werden muß, bis die Wassersäule in der Luftkammer die Setzbewegung ausführt, reagiert die Setzwassersäule träge, so daß der Erzeugung der gewünschten Beschleunigung des Setzgutes durch die pulsierende Setzwassersäule Grenzen gesetzt sind.

Als weiterer Nachteil ist zu nennen, daß die Gefahr eines Durchblasens der Setzmaschinen, bei dem bei einem entsprechend tief abgesunkenen Wasserspiegel in der Luftkammer die Pulsluft bis in das Setzfaß gelangt, nicht völlig auszuschließen ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Setzmaschine mit den gattungsgemäßen Merkmalen die Einstellung eines bestmöglichen Setzhubdiagramms zu ermöglichen.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.

Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, daß an das Auslaßventil ein der Absaugung der Abluft aus der Luftkammer dienendes Sauggebläse angeschlossen ist. Mit der Erfindung ist somit der Vorteil verbunden, daß durch die während des Luftauslaßintervalls wirkende Absaugung der Abluft aus der Luftkammer in Abhängigkeit von dem am Auslaßventil anliegenden und vom Sauggebläse erzeugten Unterdruck das Volumen in der Luftkammer verringert wird, wobei die in der Luftkammer pulsierende Wassersäule durch die Wirkung der Absaugung der Abluft angehoben wird, so daß zu Beginn des Lufteinlaßintervalls nur ein entsprechend kleineres Volumen in der Luftkammer mit Druckluft befüllt werden muß bis durch entsprechende Druckerhöhung die Setzwassersäule die Setzbewegungen im Setzfaß ausführt. Somit lassen sich größere Beschleunigungen der Setzwassersäule erreichen und Setzhubdiagramme mit steileren Verläufen sind einrichtbar. Als weiterer Vorteil ist zu nennen, daß aufgrund des jeweils kleineren Volumens in der Luftkammer zu Beginn der Öffnung des Einlaßventils ein geringerer Luftbedarf gegeben ist, so daß Einsparungen auf der Druckluftseite in vorteilhafter Weise ausnutzbar sind. Ferner ist mit der Erfindung der Vorteil verbunden, daß aufgrund des mit der Abluftabsaugung verbundenen Anhebens des Wasserspiegels der Setzwassersäule in der Luftkammer die Gefahr eines Durchblasens beim anschließenden Setzhub verringert ist.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zwischen Luftkammer und Sauggebläse ein Wasserabscheider zwischen­ geschaltet, um das Sauggebläse vor bei der Absaugung der Abluft aus der Luftkammer mitgerissenen Wasserteilchen zu schützen.

Damit während des Schließintervalls des Auslaßventils der daran liegende, vom Sauggebläse erzeugte Unterdruck das System nicht belastet, ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, daß zwischen Luftkammer und Sauggebläse ein Nebenluftventil zum Einlaß von Nebenluft an der Saugseite eingeschaltet ist. Damit ist sichergestellt daß der während der Schließphase des Auslaßventils an diesem anliegende Unterdruck nicht anwächst, sondern mit dem Anstiegsbetrag über das Nebenluftventil ausgeglichen wird.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß das Nebenluftventil dem Wasserabscheider zugeordnet ist.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Nebenluftventil als über eine Wassersäule selbstgeregelte Blende ausgebildet sein, und hier sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, daß eine jeweils mit dem Sauggebläse und dem Auslaßventil verbundene Regelkammer zur Aufnahme einer Wassersäule vorgesehen ist, welche über einen ventilsteuer­ baren Wasserzulauf in ihrer Höhe einstellbar ist, wobei die diese Wassersäule aufnehmende Regelkammer unter der in ihr anstehenden Wassersäule eine über ein Ventil regelbare Wasserauslaß- beziehungsweise Lufteintrittsöffnung aufweist.

Als eine weitere Sicherungsmaßnahme zur Verhinderung des Durchblasens der Pulsluft in der Luftkammer der Setzmaschine ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die Luftkammer unterhalb des in der Luftkammer beim Setzhub niedrigst­ möglichen Wasserstandes eine über ein Ventil regelbare Wasseraustrittsöffnung aufweist. Hierbei kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung diese Wasseraustrittsöffnung auch mit der Regelkammer verbunden sein, um das ausfließende Wasser aufzufangen.

Schließlich kann es bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zweckmäßig sein, die vom Sauggebläse angesaugte vorgespannte Abluft unter Einschaltung eines Zwischenkühlers dem Druckluftgebläse zuzuführen, womit die Energiebilanz der Setzmaschine verbessert ist. Alternativ kann vorgesehen sein, daß die Ableitung für die aus der Luftkammer abgesaugte Abluft unter Einschaltung eines Zwischenkühlers mit der Ansaugseite des insoweit gleichzeitig als Sauggebläse arbeitenden Druckluftgebläses verbunden ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind; es zeigen

Fig. 1 eine luftgepulste Setzmaschine in einer schema­ tisierten Diagrammdarstellung,

Fig. 2 die Auslaßseite einer luftgepulsten Setzmaschine in einer schematisierten Seitenansicht,

Fig. 3 den Gegenstand der Fig. 2 in einer anderen Ausführungsform.

In der schematischen Darstellung nach Fig. 1 ist dem Setzfaß 10 einer Setzmaschine eine Luftkammer 11 zugeordnet, die mit einem Windkessel 13 in Verbindung steht, der zur Versorgung der Luftkammer 11 mit Pulsluft an ein Druckluft­ gebläse 14 angeschlossen ist. In die entsprechende Zuleitung 16 zwischen Windkessel 13 und Luftkammer 11 als Einlaßseite ist ein Drehkolbenschieberventil 12 als periodisch arbeitendes Einlaß- und Auslaßventil eingeschaltet, von von welchem für die Auslaßseite eine Ableitung 17 abgeht, an welche ein Sauggebläse 19 angeschlossen ist. In die Zuleitung 16 wie auch in die Ableitung 17 ist jeweils ein steuerbares, der Hegelung dienendes Ventil 15, 18 eingeschaltet. Alternativ zum Drehkolbenschieberventil 12 können auch zwei getrennte, beispielsweise als Tellerventile arbeitendes Ventile als Einlaßventil und als Auslaßventil vorgesehen sein. Zwischen dem Sauggebläse 19 und der Auslaßseite des Drehkolbenschieberventils 12 befindet sich ein Wasserabscheider 20, der einerseits mit einem Nebenluftventil 21 versehen ist und andererseits mit einem Wasserablaßventil 22 zur Entnahme des aus der Abluft abgeschiedenen Wassers.

Aus der Darstellung ergibt sich, daß während der Auslaßphase des Drehkolbenschieberventils 12 an der Luftkammer 11 der vom Sauggebläse 19 erzeugte Unterdruck anliegt, so daß die in der Luftkammer 11 durch das Zurückströmen des Wassers aus dem Setzfaß 10 in die Luftkammer 11 verdrängte Abluft zusätzlich abgesaugt wird; beim Passieren des Wasserabscheiders 20 werden dort etwa mitgerissene Wasserteilchen zum Schutz des Sauggebläses 19 abgeschieden. Da der gleichmäßig vom Sauggebläse 19 erzeugte Unterdruck während der Auslaßphase des Drehkolbenschieberventils 12 in voller Höhe im System ansteht, wird über das Nebenluftventil 21 ein Ausgleichsbetrag an Nebenluft in das System eingelassen, so daß dieser Anstieg des Unterdruckes vermieden ist.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine selbstregelnde Nebenluftblende ausgebildet, und zwar in der Form, daß der Luftkammer 11 eine Pegelkammer 23 zugeordnet ist, welche wie das Drehkolbenschieberventil 12 mit dem Sauggebläse 19 in einer unmittelbaren Verbindung steht, so daß der vom Sauggebläse 19 erzeugte Unterdruck auch in der Regelkammer 23 wirkt. Am Boden der Regelkammer 23 steht eine Wassersäule 24 an, die in ihrer Höhe über ein Zulaufventil 28 aus einem Wasservorrat 27 einstellbar ist. Am Boden der Regelkammer 23 und damit unter der in dieser anstehenden Wassersäule 24 ist eine Wasseraustritts­ beziehungsweise Lufteintrittsöffnung 25 angeordnet, deren Öffnungsquerschnitt über ein Ventil 26 einstellbar ist.

Dabei arbeitet die durch die vorstehenden Teile gekennzeichnete selbstregelnde Nebenluftblende wie folgt: Zunächst liegt der vom Sauggebläse 19 erzeugte Unterdruck an der in der Regelkammer 23 stehenden Wassersäule 24 an, und die die Wassersäule 24 bildende Wassermenge ist so bemessen, daß bei geöffnetem Auslaßventil, also beim Zuströmen von Abluft aus der Luftkammer 11, der Unterdruck ausreicht, die Wassersäule 24 festzuhalten, so daß über das um einen gewissen Betrag immer offenstehende Ventil 26 nur wenig, im Idealfall gar kein Wasser austritt. Fehlt es nun während der Auslaßphase des Drehkolbenschieberventils 12 an der mit der während dessen Öffnungsphase zuströmenden Abluft verbundenen Luftmenge und liegt dadurch der Unterdruck in voller Höhe an der Wassersäule 24 an, so findet ein Luftausgleich dadurch statt, daß durch das um einen Betrag geöffnete Ventil 26 über die Öffnung 25 und die Wassersäule 24 Nebenluft in das System eingesaugt wird. Diese Nebenluftblende ist auch bei Schwankungen des vom Sauggebläse 19 erzeugten Unterdruckes während der Einlaßphase des Drehkolbenschieberventils 12 wirksam, weil ein Defizit an aus der Luftkammer 11 abgesaugter Luft über den durch die Öffnung 25 möglichen Zutritt an Nebenluft ausgeglichen wird.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist nun zusätzlich noch eine weitere Sicherung gegen ein Durchblasen der Pulsluft von der Luftkammer 11 in das Setzfaß 10 während des Setzhubes verwirklicht, und hierzu weist die Luftkammer 11 unterhalb des in der Luftkammer 11 beim Setzhub niedrigstmöglichen. Wasserspiegels eine Wasseraustrittsöffnung 29 auf, die über ein Ventil 30 regelbar ist; wird nun beim Setzhub der in der Luftkammer 11 anstehende Wasserspiegel so weit nach unten in Richtung des Setzfasses 10 gedrückt, daß die Gefahr eines Durchblasens der Pulsluft von der Luftkammer 11 in das Setzfaß 10. besteht, so gibt der absinkende Wasserspiegel in der Luftkammer 11 die in einem entsprechenden Sicherheitsniveau angeordnete Wasseraustrittsöffnung 29 frei, so daß über das im Betrieb der Setzmaschine leicht geöffnete Ventil 30 die Pulsluft abströmen kann, ohne den Wasserspiegel in der Luftkammer 11 unter die kritische Höhe zu drücken; dabei macht sich die Erfindung die Erkenntnis zunutze, daß bei einem unverändert geöffneten Ventil eine im Vergleich mit der dort austretenden Wassermenge mehrfache, beispielsweise bis zehnfache Luftmenge durchleitbar ist, so daß das Ventil 30 nur um einen geringen Betrag geöffnet sein muß, wenn eine ausreichend große Luftmenge im Gefahrenfall aus der Luftkammer 11 austreten können soll. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Wasseraustrittsöffnung 29 mit der Regelkammer 23 verbunden, so daß das im Betrieb aus der Öffnung 29 über das Ventil 30 ständig austretende Wasser der Regelkammer 23 und der dort anstehenden Wassersäule 24 zugeleitet wird.

Claims (10)

1. Luftgepulste Setzmaschine für die Aufbereitung von Mineralien mit einer der Erzeugung der Pulsation dienenden und über wenigstens ein Einlaßventil mit einer Druckluftzufuhr und über wenigstens ein Auslaßventil mit einem Abluftauslaß verbundenen Luftkammer, wobei über das Einlaßventil die Druckluft impulsartig in die Luftkammer strömt und dadurch das Setzwasser aus der Luftkammer in das Setzfaß gedrückt wird und die Pulsluft anschließend durch das Zurückströmen des Wassers über das Auslaßventil aus der Luftkammer gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß an das Auslaßventil (12) ein der Absaugung der Abluft aus der Luftkammer (11) dienendes Sauggebläse (19) angeschlossen ist.

2. Setzmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Luftkammer (11) und Sauggebläse (19) ein Wasserabscheider (20, 23) zwischengeschaltet ist.

3. Setzmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Luftkammer (11) und Sauggebläse (19) ein Nebenluftventil (21, 25) eingeschaltet ist.

4. Setzmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Nebenluftventil (21) dem Wasserabscheider (20) zugeordnet ist.

5. Setzmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Nebenluftventil als über eine Wassersäule selbstgeregelte Blende ausgebildet ist.

6. Setzmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung der Nebenluftblende eine jeweils mit dem Sauggebläse (19) und dem Auslaßventil (12) verbundene Regelkammer (23) zur Aufnahme einer über einen ventilsteuerbaren Wasserzulauf einstellbaren Wassersäule (24) vorgesehen ist, wobei die Regelkammer (23) unter der in ihr anstehenden Wassersäule (24) eine über ein Ventil (26) regelbare Wasseraustritts­ beziehungsweise Lufteintrittsöffnung (25) aufweist.

7. Setzmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftkammer (11) unterhalb des in der Luftkammer (11) beim Setzhub niedrigstmöglichen Wasserstandes eine über ein Ventil (30) regelbare Wasseraustrittsöffnung (29) aufweist.

8. Setzmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasseraustrittsöffnung (29) der Luftkammer (11) mit der Regelkammer (23) verbunden ist.

9. Setzmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Sauggebläse (19) angesaugte vorgespannte Abluft unter Einschaltung eines Zwischenkühlers dem Druckluftgebläse (14) zugeführt wird.

10. Setzmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitung (17) für die aus der Luftkammer (11) abgesaugte Abluft unter Einschaltung eines Zwischenkühlers mit der Ansaugseite des Druckluftgebläses (14) verbunden ist.