DE7535053U

DE7535053U - Bewegbare vorrichtung zum herstellen und foerdern einer suspension

Info

Publication number: DE7535053U
Application number: DE7535053U
Authority: DE
Original assignee: Continental Oil Co
Current assignee: ConocoPhillips Co
Priority date: 1974-11-04
Filing date: 1975-11-04
Publication date: 1976-04-01
Also published as: US3931999A; FR2289415B1; ZA753779B; CA1027154A; GB1459374A; FR2289415A1; DE2526462A1; AU8206275A; DE2526462B2; DE2526462C3; PL116553B1

Description

9676-75/H/Elf

Continental Oil Company
Ponca City, Oklahoma 74601/ V.St.A.

Bewegbare Vorrichtung zum Herstellen und Fördern einer Suspension

Beim Abbau und der Förderung von Mineralien, wie Kohle, wurde bisher eine hydraulische Fördervorrichtung verwendet, bei der die zu fördernden Feststoffe zerkleinert und mit einer Trägerflüssigkeit kombiniert werden und die resultierende Suspension zu einer Stelle gepumpt wird, wo die Feststoffe von der Trägerflüssigkeit abgeschieden werden. Die Vorrichtung enthielt wenigstens einen Feststoffspeicher, einen offenen Mischbehälter oder Sumpf, in dem die pumpfähige Suspension gebildet wird, und eine oder mehrere Pumpen zum Pumpen der Suspension. Derartige Vorrichtungen sind sperrig und können dann nicht betrieben werden, wenn der Kopfraum beschränkt ist, d.h. beim Abbau niedriger dünner Kohlenflöze. Da ferner die bisherigen Vorrichtungen offene Mischkammern für die Feststoffe und die Trägerflüssigkeit enthalten, kann ein überlaufen der Trägerflüssigkeit und der Feststoffe auftreten, wenn der Strom der zu fördernden Feststoffe zunimmt.

Durch die Neuerung soll eine einfache, niedrige Vorrichtung zum Herstellen einer Suspension aus zerkleinerten Feststoffen und einer Trägerfflüesigkeit und zu deren Förderung zwischen zwei Stollen mit einer; geschlossenen Kreislauf der Trägtarflüssigkeitssuspension

geschaffen werden. Die Vorrichtung soll sich besonders zur Verwendung an Orten mit beschränktem Kopfraum eignen und Abfallprobleme vermeiden.

Die Neuerung löst diese Aufgabe durch die in den Schutzansprüchen gekennzeichnete Vorrichtung.

Die hier beschriebene Vorrichtung zum hydraulischen Fördern von zerkleinerten Feststoffen arbeitet mit einem geschlossenen Fluidkreislauf, wodurch ein überlaufen von Trägerflüssigkeit vermindert wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, «laß die einfache und wirtschaftliche Vorrichtung in dünnen Kohlenflözen und an anderen Stellen verwendet werden kann, wo der Kopfraum beschränkt ist* Außerdem werden die mit dem Verstopfen der Förderleitung aufgrund einer zu hohen Feinstoffkonzentration oder einer zu niedrigen Suspensionsströmungsgeschwindigkeit verbundenen Probleme weitgehend vermieden.

Weitere Ziele , Merkmale und Vorteile der Neuerung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Vorrichtung gemäß der Neuerung;

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Fig. 2 eine Draufsicht eines Teils der Vorrichtung von Fig. 1; Fif* 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung von Fig. 2·

Das verbesserte Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung sind bei jeder Anwendung von Nutzen, bei der ein Förden von zerkleinerten Feststoffen durch Suspendieren der Feststoffe in einer Trägerfiassigkeit und durch Pumpen der resultierenden Suspension durch eine Rohrleitung oder Leitung erwünsoht ist.

Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders zur Verwendung in Abbauanwendungen, bei denen Kohle oder andere Mineralien kontinuierlich zwischen Stellen im Bergwerk oder von einer Stelle im Bergwerk zu einer außerhalb des Bergwerks gelegenen Stelle geför dert werden.

Die verbesserte Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist in der Zeichnung und insbesondere in Fig. 1 schematisch dargestellt und allgemein mit 10 bezeichnet. Die Vorrichtung IO enthält einen Feststoffbrecher 12, der die unaufbereiteten Feststoffe von einer Herkunftstelle hierfür, etwa von einer kontinuierlichen Abbaumaschine, aufnimmt und in

der Weise auf eine Größe zerkleinert, daß sie in einer Trägerflüssigkeit suspendiert werden können, d.h. so, daß die maximale Teilchengröße durch die verwendeten Pumpen und Rohrleitungen hindurchgeführt werden kann. Die verkleinerten Feststoffe wenden vom Brecher 12 von einem Förderer 14 in eine Zuführungswannen- und Fördereranordnung gefördert, die allgemein mit 16 bezeichnet ist. Wie im folgenden im einzelnen beschrieben, enthält die Zuführung swannen- und Fördereranordnung 16 eine Wanne zum Aufnehmen der zerkleinerten Feststoffe vom Brecher 12 und wenigstens einen Schraubenförderer 18, der an eine Leitung 20 oder eine in der Leitung 2O angeordnete geschlossene Kammer angeschlossen ist. Ein kontinuierlicher Strom von Trägerflüssigkeit wird durch die Leitung 2O geleitet und es werden vom Förderer 18 zerkleinerte

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Feststoffe hierin eingeführt. Die hergestellte Suspension au« Feststoffen und Trägerflüssigkeit wird von einer Leitung 22 sun Sauganschlue einer Suepensionspumpe 24 geleitet. Der Auslaftan* echluB der Pumpe 24 ist Über «ine Leitung 26 an einen Abscheider 28 für Trägerflüssigkeit und Feststoffe angeschlossen» der Teil einer ganzen Feststoffaufbereitungsanlage oder einer Zwischen-Verarbeitungsstelle ist, in der die Feststoffe von der Suspension entfernt und zum weiteren Verarbeiten abgezogen werden. Die innerhalb des Abscheiders 28 von den Feststoffen abgeschiedene Trägerflüssigkeit wird abgezogen und durch eine Leitung zum Sauganschluß einer Trägerflüssigkeitspumpe 32 geleitet. An die Leitung 30 wird eine Leitung 34 angeschlossen zum Liefern von Zusatzträgerflüssigkeit zur Vorrichtung 10. Der AuslaßanschluB der Trägerflüssigkeitspumpe 32 ist an die Leitung 20 in der Weise angeschlossen, daß die Trägerflüssigkeit durch die Leitung 20 zur Suspensionspumpe 24 rezirkuliert wird.

Wie ersichtlich, sind der Brecher 12, die Zuführungswannen- und Fördereranordnung 16 und die Suspensionspumpe 24 an der ersten Stelle angeordnet, von der aus ein Fördern von Feststoffen erwünscht ist. Der Abscheider 28 für Trägerflüssigkeit und Feststoffe und die Trägerflüssigkeitspuwpe 32 sind an einer zweiten Stelle angeordnet, zu der die Feststoffe gefördert werden. Die Leitungen 20 und 26 sind zwischen den ersten und zweiten. Stellen angeschlossen und können Rohrleitungen oder biegsame Schläuche sein. Wenn die Vorrichtung 10 bei Abbauvorgängen zum Fördern von zerkleinerten Mineralien, etwa Kohle, verwendet wird, sind im allgemeinen der Brecher 12, die Zuführungswannen- und Fördereranordnung 16 und die Suspensionspumpe 24 auf einem Fahrzeug angebracht, um die Bewegung der Vorrichtung in Verbindung mit einer Abbaumaschine zu erleichtern. Die Leitungen 20 und 26 enthalten biegsame Schläuche von überschüssiger Länge, um eine Bewegung des Fahrzeugs zu gestatten.

Ein FlüssigkeitsströmungsmeBgerät 34 zum Hessen der Strömungsgeschwindigkeit der von der Pumpe gepumpten Trägerflüssigkeit und ein herkömmliches Strömungsgeschwindigkeitssteuerventil 36

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eind In der Leitung 20 angeordnet. Ein herkömmliches Strömungsgeechwindigkeitesteuergerät 38 ist wirksam zwischen dem. Meßgerät 34 *ttid dem Steuerventil 36 angeschlossen, das die Strömungsgeschwindigkeit der durch die Leitung 20 mit einer konstanten vorgegebenen GröBe gepumpten Trägerflüssigkeit steuert.

Eine herkömmliche druckübertragende Vorrichtung 40 ist an der ersten Stelle an oder in der Nähe des Schnittpunkts der Leitung 20 mit dem Förderer 18 an die Leitung 20 angeschlossen. Die Druckübertragungsvorrichtung 40 fühlt den Druck der Trägerflüssigkeit in der Leitung 20 und erzeugt ein hierzu proportionales Signal. Ein herkömmliches Steuergerät 42, das wirksam an die übertragungs vorrichtung 40 um an den Antrieb 44 der Pumpe 24 angeschlossen ist, regelt die Drehzahl des Antriebs 44 und die Strömungsgeschwindigkeit der von der Pumpe 24 gepumpten Suspension, so daß der Druck der Trägerflüssigkeit an oder in der Nähe des Schnittpunkts der Leitung 20 mit dem Förderer 18 auf einer vorgegebenen niedrigen Höhe gehalten wird, d.h. die Strömungsgeschwindigkeit der von der Pumpe 24 gepumpten Suspension gleicht der Strömungsgeschwindigkeit der durch die Leitung 2C* strömenden Trägerflüssigkeit plus der Strömungsgeschwindigkeit der hierin eingeführten Feststoffe.

In Fig. 2 und 3 sind die Zuführungswannen- und Fördereranordnung 16 und die Suspensionspumpe 24 auf einem Fundament oder Fahrzeug 46 befestigt dargestellt. Die Zuführungswannen- und Fördeveranordnung 16 enthält eine Wanne 48 zum Aufnehmen von zerkleinerten Feststoffen aas dem Brecher 12 oder einer anderen Quelle. Die Wanne 48 weist an der Oberseite einen erweiterten Einlaß und am Boden einen Auslaß SO von verminderter rechtwinkliger Gestalt für zerkleinerte Feststoffe auf. Ein Schraubenförderer 18 ist dicht an den AuslaB 50 der Wanne 48 angeschlossen und enthält, wie am besten in Fig. 3 zu sehen, ein langgestrecktes zylindrische! Gehäuse 52. Ein Antriebsmotor 54 ist am hinteren Ende des Gehäuse· 52 befestigt und ist wirksam an eine innerhalb des Gehäuses 52 angeordnete drehbare Welle 56 angeschlossen. Die Welle 56 enthalt eine Folge von daran befestigten schraubenförmigen Rippen $·,

die so angeordnet ist, daß die Drehung der Welle 56 bewirkt, daß die Rippen 58 die von der Wanne 58 in das Gehäuse 52 eintretenden zerkleinerten Feststoffe in Richtung zum vorderen Ende 60 des Gehäuses 52 bewegt oder fördert.

Das vordere Ende des Gehäuses 52 ist dicht an einer geschlossenen zylindrischen Mischkammer 62 befestigt. Ein Rückschlagventil 64 ist angrenzend an die Kammer 62 im Gehäuse 52 angeordnet. Das Rückschlagventil 64 kann ein solches aus irgendeiner Vielzahl von herkömmlichen Ventilen sein, die den Durchtritt von zerkleinerten Fesestoffen vom Förderer 18 in die Mischkammer 62 zulassen, jedoch den Rückstrom von zerkleinerten Feststoffen und Trägerflüssigkeit hierdurch verhindern. Im Betri ib der Wannen- und Fördereranordnung 16 kann Wasser zusammen mit zu fördernden zerkleinerten Feststoffen hierin eingeführt werden, um die Luft aus den Feststoffen zu ersetzen und das Kitreißen von Luft in der Trägerflüssigkeit zu vermindern.

Die Mischkammer 62 enthält einen Einlaßanschluß 66 für Trägerflüssigkeit, an dem die oben beschriebene Leitung 20 befestigt ist, und einen Auslaßanschluß 68 für Feststoffe und Trägerflüssigkeit, an dem die Leitung 22 befestigt ist. Die Suspensionspumpe 24 ist auch auf dem Fundament oder Fahrzeug 46 befestigt, während deren Sauganschluß 70 an die Leitung 22 angeschlossen ist. Der Auslaßanschluß 72 der Pumpe 24 ist an die oben beschriebene Leitung 26 angeschlossen. Die Pumpe 24 kann eine solche aus irgendeiner Vielzahl von herkömmlichen Pumpen sein, die sich zum j Pumpen einer Suspension aus Feststoffen und Flüssigkeit eignen, < während der daran befestigte Antrieb 44 eine hydraulische, elektric sehe oder andere Art eines Motors sein kann, der ein Untersetzungsgetriebe oder eine andere Einrichtung zum Vergrößern oder Verkleinern der Drehzahl, bei der die Pumpe 24 betrieben wird, und der Strömungsgeschwindigkeit der hiervon gepumpten Suspension aus Feststoffen und Flüssigkeit enthält.

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Betrieb

Wie oben festgestellt, kann die Vorrichtung 10 in irgendeiner Vielzahl von Anwendungsfällen verwendet werden, bei denen Feststoffe zwischen ersten und zweiten Stellen zu fördern sind. Wenn die Vorrichtung 10 bei Abbauvorgängen verwendet wird, bei denen eine Abbaumaschine benützt wird, kann der Brecher 12 auf dem | Fundament oder Fahrzeug 46 zusammen mit der Zuführung^rwannen- f und Fördereranordnung 16 und der Pumpe 24 befestigt werden. Es ' ist jedoch für den Fachmann ersichtlich, daß viele verschiedene abgeänderte Anordnungen der Vorrichtungen ausgeführt werden können.

Ein kontinuierlicher Strom von Trägerflüssigkeit wird veranlaßt, j über die Leitung 20 in die Mischkammer 62 zu strömen. Die Strömungsgeschwindigkeit des Stroms von Trägerflüssigkeit wird auf eine vorgegebene Größe in der Weise gesteuert, daß beim Einführen des maximalen Maßes an zerkleinerten Feststoffen in die Mischkammer 62 durch den Förderer 18 die hergestellte Suspension aus Feststoffen und Trägerflüssigkeit pumpfähig ist und zusätzlich ; die Strömungsgeschwindigkeit von erzeugter Suspension und die Konzentration der darin enthaltenen Feststoffe so beschaffen sind,daß ein Absetzen von Feststoffen während des Förderns durch j die Leitung 26 nicht auftritt. Insbesondere im Hinblick auf Fig. '! ist das StrömungsSteuergerät 38 so eingestellt, daß es die Strömungsgeschwindigkeit der von der Pumpe 32 durch die Leitung 20 gepumpten Trägerflüssigkeit auf die erforderliche vorgegebene Strömungsgeschwindigkeit der Trägerflüssigkeit steuert. Das Strömungsmeßgerät 34 fühlt die Strömungsgeschwindigkeit der durch die Leitung 20 strömenden Trägerflüssigkeit und erzeugt ein hierzu unmittelbar proportionales Steuersignal. Γ le Steuervorrichtung 38 empfingt due Steuereigaal vom Meftgeor&t 34 und erzeugt ein zweites Steuersignal» dae eich umgekehrt Ändert zur Differenz zwischen der Strömungegeechwindigkeit der durch die Leitung- 20 strömenden Trägerflüssigkeit, dargestellt durch dae vom Meßgerät 34 erzeugte Steuersignal, und einen vorgegebenen Sollwert, d.h.

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der gewünschten Strömungsgeschwindigkeit der Trägerflüssigkeit. Das vom Steuergerät 38 erzeugte Steuersignal ist wirksam an das Steuerventil 36 angeschlossen und wird zu dessen Betätigung verwendet. Somit arbeiten das Strömungsmeßgerät 34·» das Steuergerät 38 und das Steuerventil 36 zusammen, um die Strömungsgeschwindigkeit der durch die Leitung 20 zur Mischkammer 62 gepumpten Flüs- ! sigkeit bei einer konstanten vorgegebenen Größe aufrechtzuerhalten. Wie ersichtlich, kann die Strömungsgeschwindigkeit verändert werden zur Anpassung an unterschiedliche maximale Feststoffzuführmengen innerhalb der durch die Größe der verwendeten Pumpen, Rohrleitungen usw festgelegten Grenzen. Y/enn die Trägerflüssigkeit durch die Mischkammer 62 tritt, mischen sich die zerkleinerten Feststoffe und gegebenenfalls V/asser, das darin vom Förderer 18 aus eingeführt wird, mit der Trägerflüssigkeit, und es wird eine Suspension aus Feststoffen und Trägerflüssigkeit hergestellt. Die Suspension strömt von der Mischkammer 62 zum Sauganschluß 70 der Pumpe 24 über die Leitung 22, von wo aus sie über die Leitung 26 zum Abscheider 28 gepumpt wird.

Die an der Leitung 20 befestigte Druckübertragungsvorrichtung 4O fühlt den Druck des Stroms von in die Mischkammer 62 eintretender Trägerflüssigkeit und erzeugt ein hierzu unmittelbar proportionales Steuersignal. Die übertragungsvorrichtung 40 kann an die Leitung 20, die Mischkammer 62 oder die Leitung 22 so angeschlossen werden, daß der Druck an oder in der Nähe der Mischkammer 62 stromauf der Pumpe 24 abgefühlt wird. Die übertragungsvorrichtung 40 1st jedoch vorzugsweise angrenzend an den Anschluß 66 der Mischkammer 62 an der Leitung 20 befestigt, wodurch der Druck der Trägerflüssigkeit unmittelbar vor dem Eintreten in die Kammer 62 abgefühlt wird.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist das von der übertragungsvorrichtung 40 erzeugte steuersignal wirfceam an das Steuergerät 42 angeschlossen. Das steuergerät 42 erzeugt ein zweites Steuersignal, das proportional zur Differenz zwischen dem Signal der übertragungsvorrichtung und einem Sollwert ist, d.h. dem gewünschten vor-

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gegebenen Trägerflüssigkeitsdruck· Das vom Steuergerät 42 erzeugte Steuersignal ist wirksam an den Antrieb 44 der Pumpe 24 in üblicher Weise so angeschlossen, daß Änderungen des Steuersignals die Drehzahl, bei der die Pumpe 24 arbeitet, ändern, was seinerseits die Strömungsgeschwindigkeit der durch die Leitung gepumpten Suspension und den Druck der Trägerflüssigkeit und der Suspension stromauf der Pumpe ändert. Somit halten die übertragungsvorrichtung 40 und das Steuergerät 4 den Druck der Trägerflüssigkeit an oder in der Nähe der Einftihrungsstelle der zerkleinerten Peststoffe in diese auf einer vorgegebenen Höhe durch Vergrößern oder verkleinern der Drehzahl der Pumpp 24. Gemäß der vorliegenden Erfindung wizd das Steuergerät 62 so eingestellt, daß es den Druck der Trägerflüssigkeit niedrig hält, so daß das Einführen von zerkleinerten Feststoffen in die Mischkammer 62 durch den Förderer 18 erleichtert wird un,i Leckverluste oder ein Rückströmen von Trägerflüssigkeit und Feststoffen durch das Rückschlagventil 64 und den Förderer 18 verhindert wird.

Wie sich ohne weiteres für den Fachmann ergibt, werden, wenn einmal der Betrieb der Vorrichtung IO begonnen hat, Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit der geförderten Feststoffe automatisch verarbeitet, d.h. ohne das Erfordernis einer von Hand erfolgenden Bedienung oder Steuerung des Förderers 18 oder der Pumpen 24 und 33. Die mittels der Leitung 20 von der ersten zur zweiten Stelle gepumpte Trägerflüssigkeit wird von der Steuervorrichtung 38 auf einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit gehalten, während der Förderer 18 kontinuierlich betrieben wird. Die Pumpe pumpt die hergestellte Suspension, wenn die zerkleinerten Feststoffe in die Mischkammer 62 eingeführt werden, oder Trägerflüssigkeit ohne darin suspendierte zerkleinerte Feststoffe, wenn Feststoffe nicht in die Mischkammer 62 eingeführt werden, bei einer Strömungsgeschwindigkeit in der Weise, daß die Suspension oder Trägerflüssigkeit aus der Mischkammer 62 in einem Ausmaß abgezogen wird, das dien Druck in der Mischkammer 62 auf einer konstanten niedrigen Höhe hält. Somit können zerkleinerte Feststoffe iii die Wanne 48 der Anordnung 16 in einem hohen Ausmaß, einem niedrigen Ausmaß oder überhaupt nicht eingeführt werden,

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ohne daß der Betrieb der Vorrichtung 10 gestört wird oder von 'ff Hand erfolgende Einstellungen erforderlich werden. Wie oben an- | gegeben, wird die Strömungsgeschwindigkeit der djrch die Leitung %—^: 20 in die Mischkammer 62 strömenden TrägerflUssigkeit anfänglich ft I auf eine solche Größe eingestellt, daß, wenn sich das maximale ■■ Ausmaß an vom Förderer 18 erzeugten und in die Mischkammer 62 ein gespritzten Feststoffen ergibt, eine pumpfähige Suspension hergestellt wird mit einer Feststoffkonzentration, die in der Lage ist, die Feststoffe ohne deren Absetzen durch die Leitung 26 zu fördern.

Wie ersichtlich ist, kann die verwendete Trägerflüssigkeit eine solche aus irgendeiner Vielzahl von Flüssigkeiten oder Zusammen- ^ Setzungen sein, die sich zum Suspendieren von zu fördernden zer- _; h kleinerten Feststoffen eignen. Bei Kohlenabbauvorgängen ist die ; Trägerflüssigkeit vorzugsweise Wasser oder eine wäßrige Lösung, die Zusätze enthält, um das Suspendieren von darin enthaltenen Kohleteilchen zu erleichtern.

Während die vorliegende bevorzugte Ausführungsform der Erfindung für die vorliegende Beschreibung angegeben wurde, können zahlreiche Änderungen in der Anordnung der Teile oder Bestandteile vom Fachmann ausgeführt werden. Z.B. kann in der Vorrichtung 10 eine Vielzahl von Förderpumpen an verschiedenen Stellen angewendet und eine Vielzahl von Steuersystemen benützt werden, um den Druck an der Mischkammer 62 auf einer gewünschten niedrigen Höhe zu halten, während eine Strömungsgeschwindigkeit und eine Kon- J-zentration der Suspension in der Weise erzeugt werden, daß ein j. Absetzen von darin enthaltenen Feststoffen verhindert wird. \\

Claims

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Schutzanspruch

Bewegbare Vorrichtung zum Herstellen und Fördern einer Suspension aus zerkleinerten Feststoffen und einer Trägerflüssigkeit zwischen einer ersten und einer zweiten Stelle in einem geschlossenen SuspensioiiSkreislauf, dadurch gekennzeichnet, daß am offenen Auslaß (50) einer zum Aufnehmen der zerkleinerten
Feststoffe an der ersten Stelle dienenden Wanne (48) ein Schraubenförderer (18) montiert ist, an dessen Ausgangsende sich abgedichtet ein Rückschlagventil (64) befindet, das in eine geschlossene Suspensionsmischkammer (62) für Feststoffe und Trägerflüssigkeit mit einem abgedichtet an das Rückschlagventil angeschlossenen FeststoffeinlaßanschJ.aß führt und den Durchtritt von vom Förderer kommenden zerkleinerten Feststoffen zuläßt, nicht jedoch einen Rückstrom von Feststoffen und Trägerflüssigkeit in den Förderer, daß
die Mischkammer (62) einen Trägerflussigkeitseinlaß und einen Auslaß für Suspension aus Feststoffen und Trägerflüssigkeit aufweist,
an die ein Schlauch (20) bzw* das Saugende einer Suspensionspumpe (24) angeschlossen sind, daß an das Druckende der Pumpe ein zur
entfernten zweiten Stelle führender Schlauch anschließbar ist, und daß mit der Pumpe (24) eine Drucksteuereinrichtung (Motor 44) gekoppelt ist, die den Druck der Trägerflüssigkeit stromaufwärts von der Pumpe auf einer vorgegebenen Höhe hält (Fig.2 und 3).

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