DE4444641C1 - Luftgepulste Setzmaschine mit Abluftabsaugung - Google Patents
Luftgepulste Setzmaschine mit AbluftabsaugungInfo
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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.
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