DE2341432A1 - Druckluftheber - Google Patents

Description

DBIJCKLUFIHEBER

Die Erfindung "bezieht sich auf Hebevorrichtungen für Trüben, Suspensionen, angreifende^ giftige u.a. -Flüssigkeiten und Medien, insbesondere auf einen Druckluftheber·

Sie kann ihre Anwendung in Bergbau, Erdölindustrie, Energetik, Fischwirtschaft sowie bei der Gewinnung von nutzbaren Mineralien am Meeres- und Flußboden finden. Aa besten eignet sich der Druokluftheber als ein hydraulisches Fördermittel für hydraulische ^üntertagegewinnung von nutzbaren Mineralien. ^

Es ist bereits ein Druckiuftheber bekannt (siehe z.B. Geier, W.G., Gruba, W.I., Winda, E.W., Eostanda, W.S., Logwinow, N.R. Opyt ekspluatazii W3asywajuschtschich ustroistw

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erliftnogo gidropodjoma na gidrosehachte Krasnoarmejskaja 2 (Aus Erfahrungen über den Betrieb der Saugeinrichtungen von den Druckluftwasserhebern beim Schacht "Krasnoarmejskaja 2*), Eeferatsammlung "Hydraulische Kohlengewinnung", Moskau, 1969, Nr, 5, 6).

Dieser Druckluftheber verfügt über eine Saugeinrichtung zum Einsaugen von Fördermedium, eine Luftleitung zur Druckluft zuführung, einen Mischer, welcher die Druckluft mit dem Fördermedium vermischt. Dieser Mischer ist

über eine Rohrleitung mit der Saugeinrichtung und der Luft_lverbunden,.

leitung⁷'. Für die Förderung des Fördermediums aus dem 3cher in den luftabscheider des Drucklufthebers ist eine Rohrleitung vorgesehen. Der Mischer ist mit der genannten Rohrleitung sowie der Luftleitung starr verbunden.

Jedoch haftet dem bekannten Druckluftheber der Mangel an, daß im Falle seines Einsatzes als Druckluftwasserheber das Vorhandensein von übergroßen Stücken (über 1/3 0 Saugrohr) in der Saugeinrichtung, eine Leistungssenkung des Druokluftwasserhebers infolge einer geringeren Tauchtiefe des Mischers oder eines geringeren Verbrauches an Druckluft bei Havarien zu einem Verstopfen, der Saugeinrichtung und sum Aufhören der Arbeit . des Druokluftwasserhebers führen.

Bei dem bekannten Druckluftheber sind seine sämtlichen Bauteile einschließlich des Mischers und der Saugeinrichtung durch die räumlich fixierte gegenseitige Anordnung gekenn-

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zeichnet, deswegen kann der Druckluftheber nach erfolgten Verstopfen der Saugeinrichtung erst nach Pumpen von großen Wassermengen, da sich die Saugeinrichtung unter einer 80 bis 90 m dicken Schicht Feststoff und Flüssigkeit befindet, und nachfolgendem Aufräumen des Feststoffes wieder in Betrieb gesetzt werden, was viel Zeit in Anspruch nimmt.

Der Druckluftheber kann auch seine Arbeit aufnehmen, indem er nach oben verlagert wird; das ist aber kompliziert und arbeitsaufwendig.

Falls bei dem auf der Eintrittsseite des Drucklufthebers aufgestellten Aufnahmebehälter eine variable Menge Fördermedium anfällt, wird sich während des Betriebes des Drucklufthebers der Stand des Fördermediums darin und damit die Tauchtiefe des Mischers verändern. Da der Höchststand des Fördermediums vom Typ der verwendeten Druckluftquellen sowie von Widerstand der L_uftleitung abhängt, sind Standabweichungen lediglich im Sinne einer Verminderung der Tauchtiefe des Mischers und damit einer Herabsetzung des Wirkungsgrades des Drucklufthebers zulässig·

Allgemein bekannt ist auch ein Druckluftheber, der dem vorstehend beschriebenen ähnlich ist. und bei Unterwassergewin, nung von nutzbaren Mineralien zum Einsatz gelangt, wobei für den Ausgleich von Bodenunebenheiten bei diesem Druckluftheber elastische₍ den Mischer mit der Saugeinrichtung verbindende Rohrleitungen verwendet werden.

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Elastische Glieder bzw· Elemente führen dagegen zu einer Leiatungssenkung und damit zu einem verminderten Wirkungsgrad des Drucklufthebers.

Nachteilig wirkt sich auch bei einem derartigen Druckluftheber aus, daß seine sämtlichen Bauelemente einschließlich des Mischers und der Saugeinrichtung gegenseitig räumlich fixiert angeordnet sind· Daraus resultieren eine mindere Betriebssicherheit, geringere Energiekennwerte und ein erschwerter Einsatz des Drucklufthebers.

Das Ziel der Erfindung besteht in der Besetigung der besprochenen Nachteile.

Der E_rfi_ndung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckluftheber zu schaffen, der sich neben einem sicheren und einfachen Betrieb duroh einen verminderten Verbrauch an Druckluft und einen erhöhten Wirkungsgrad auszeichnet.

Die Aufgabe ist dadurch gelöst, daß bei dem Druckluftheber für Flüssigkeiten und Trüben, der eine Saugeinrichtung zum Saugen des Fördermediums, einen Mischer, der über eine Rohrleitung mit der Saugeinrichtung und der Luftleitung zur Druckluftzuführung verbunden ist und die Druckluft mit dem Fördermedium vermischt, und eine für die Förderung des Fbrdermediums aus dem bischer in einen luftabscheider bestimmte Rohrleitung besitzt, wobei der Mischer mit dieser Rohrleitung und der Luftleitung starr verbunden ist, gemäß der Erfindung die Luftleitung und die für die Förderung des Fördermediums vorgesehene Rohrleitung

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Steilabsehnitte haben, von welchen jeder mit wenigstens zwei Rohren ausgebildet ist, dio ineinander eingesetzt sind und sich fgegenüberjeinander/ senkrecht bewegen können, und an eine Hebevorrichtung gekoppelt sind, welche die Bewegung der genannten Rohre der Luftleitung und der für die Förderung des Förderraediums bestimmten Rohrleitung und damit der Saugeinrichtung und des Mischers ermöglicht.

Der Vorteil des vorgeschlagenen Drucklufthebers besteht darin, daß die Möglichkeit gegeben ist, eine den Betriebs-' bedingungen entsprechende Tauchtiefe des Mischers durch den Einsatz der variabel langen Luft- und Rolirleitung zum ^ördern des Fördermediums sicherzustellen. Dadurch wird bei Verstopfungen der Saugeinxichtung der bewegliche

Teil des Drucklüfthebers (die Saugeinrichtung, der Mischer)

(gehobenj
über die Feststoff schicht^die Saugeinrichtung macht sich von übergroßen Stücken des Feststoffes frei, bei dem nachfolgenden Absenken des Drucklufthebers wird dieser in Betrieb gesetzt, um Feststoff zu transportieren. Demnach wird die Verstopfung der Saugeinrichtuhg binnen kurz er Zeit beseitigt·

Die oben beschriebene Ausführung der Luft- und Rohrleitung zum Fördern des Fördermediums gestattet die Saugeinrichtung je nach dem B_odenprofil zu verstellen, was bei Bodenvertiefungsarbeiten an Hafenanlagen, Unterwasser- ■ gewinnung von nutzbaren Mineralien, Durchführung von Lade-

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und Entladearbeiten und Entleeren verschiedenartiger Behälter von Schüttgütern und nutzbaren Mineralien günstig ist.

Die Verlängerung der Rohrleitung zum Fördern des ■Fördermediums durch das entsprechende Absenken des Mischers gestattet es, unter diesen Verhältnissen die relative Tauchtiefe des Mischers in einem geringeren Maße als bei konstanter Länge der besagten Rohrleitung und gleichen Standabweichungen des Fördermediums zu verändern. Unter Berücksichtigung dessen, daß der Wirkungsgrad des Drucklufthebers in einem hinreichend weiten Einsatzbereich zu de η relativen Taucfttiefen proportional ist, kann man feststellen, daß hinsichtlich des Energiebedarfes der vorstehend geschilderte Druckluftheber günstiger ist *als der bekannte Druckluftheber.

Die anderen Ziele und Vorzüge der Erfindung werden anhand ihres Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnung näher erläutert, welche die Gesamtansicht des erfindungsgemäßen Drucklufthebers in einem Längsschnitt bildlich darstellt·

Der Druckluftheber für Flüssigkeiten und Trüben verfügt über eine Saugeinrichtung 1 zum Saugen des Fördermediums·

Mit der Saugeinrichtung 1 ist ein ^zuspeisungsrohr 2 verbunden, über das der Saugeinrichtung 1 Flüssigkeit zur Sicherung einer erforderlichen Fördermediumkonsistenz zugeleitet wird· Die Saugeinrichtung 1 schließt sich über eine Rohrleitung 3 an einen Mj._3cher 4 an, welcher das

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Vermischen der Druckluft mit dem Fördermedium bewirkt. Die Länge der Rohrleitung 3 ist so gewählt, daß kein Druckluftausbruch in den Feststoffsaugbereich stattfinden soll.

Der Mischer 4 ist als ein Gehäuse mit einem darin Gingebrachten gelochten Rohr 5 ausgebildet," welches eine gleichmäßige Druckluftverteilung im fördermedium bewirkt·

Die Speisung des Mischers 4 des Drucklufthebers mit Druckluft erfolgt über eine Luftleitung.

D*^lese Luftleitung ist durch zwei Rohre 6, 7 gebildet. Das Rohr 6 weist einen größeren Durchmesser auf und ist senkrecht angeordnet. Das Rohr 7 hat einen kleineren Durchmesser und ist unterhalb seines Steilabschnittes gekrümmt. Das Rohr 7 ist in das Rohr 6 so eingesetzt, daß sie sich gegenüberpinasderyin Vertikalriohtung bewegen können« Um das Entweichen der L_Uft durch die Spalte zwischen des. Rohren 6 und 7 zu beschränken, ist an ^Ende des Rohres 7 ein Dichtring 8 mit einem Durchmesser vorgesehen, der die Beweglichkeit der Rohre 6 und 7 nicht hindert·

Das Rohr 7 sitzt fest am Gehäuse des Mi₃₀hers 4. Das Mischergehäuse besitzt eine Bohrung 9 für die Zuführung der Druckluft aus dem Rohr 7 in den Mischer 4·

Zum Fördern·des Fördermediums aus dem Mischer 4 in den Luftabscheider ist eine Rohrleitung da, die sich aus zwei Steilrohren 10 und 11 unterschiedlichen Durchmessers

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zusammensetzt. Das im Durchmesser kleinere Rohr lO befindet sich innerhalb des Rohres 11 größeren Durohmessers, indem sie sich fgegeitflbereinander /senkrecht verschieben können.

Ua das Entweichen des Luft-Fördermedium-Gemisches durch die zwischen den Rohren lO und 11 vorhandenen Spalte zu vermindern, sitzt am Ende des Rohres lO ein Dichtring 12 mit einem Durchmesser, der die erforderliche Beweglichkeit der Rohre 10 und 11 ermöglicht· Die Anwendung anderer Dichtungen anstelle der Ringe ist schwieriger auf Grund einer Elliptizität der Rohre und auch dadurch, daß Feststoffteilchen in die Spalte zwischen den Rohren lO und 11 kommen und sioh^ verdichten·

Zwischen dem Rohr lO und dem Mischer 4 besteht eine starre Verbindung.

Der Luftabscheider sorgt für die Trennung der Luft von dem Fördermedium. Er hat ein Gehäuse 15, einen innerhalb des Gehäuses 13 befindlichen Ablenker 14 und einen Auslaßstutzen 15 für den Austrag des Fördermediums.

Die Luft- und Rohrleitung zum Fördern des Fördermedium^

^-gehängt; -

sind . an eine Hebevorrichtung~an^~die eine Vertikalbewegung des Rohres 7 der Luftleitung und des Rohres 10 der genannten Rohrleitung und somit der Saugeinrichtung 1 und des Mischers 4 bewirkt·

Die Hebevorrichtung ist als eine Haspel mit einer Rolle 16 und einem daran festgemachten Seil 17 ausgeführt· Das

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Seil 17 ist auch an einem Rahmen 18 befestigt. Auf der einen Seite ist an dem Rahmen 18 das Rohr 7 der LfcTflßitung und auf der anderen Seite das Rohr lO der Rohrleitung zum ^ordern des Fördermediums starr befestigt· Der Druokluftheber funktioniert wie folgt.

Durch die über das Rohr 6 der Luftleitung zugeführte Druckluft mit einem Pruck, der mit der Tauchtiefe h des Mischers 4 übereinstimmt, wird die Flüssigkeit aus dem Rohr 7 über das gelochte Rohr 5 des Mischers 4 und die Rohre 10, 11 verdrängt,' wonach die Druckluft über die Rohre 10 und 11 nach oben strömt. In den Rohren 6, 7 der Luftleitung wird die vorgegebene Durchlaufmenge von Druckluft sichergestellt, wodurch der hydrostatische Druck innerhalb des Mischers 4 abfällt. Als Folge ist ein unterschiedliche^ hydrostatischer Druck außer- und innerhalb des Mischers 4» wodurch das Fördermedium, das eine Flüssigkeit mit darin enthaltenem Feststoff darstellt, aus der Saugeinrichtung 1 über die Rohrleitung 3 in das gelochte Rohr 5 des Mischers 4 transportiert wird. Innerhalb des gelochten Rohres 5 verteilt sich die aus der Luftleitung gelangte Druokluftmenge gleichmäßig in dem Fördermedium. Das Fördermedium.wird durch den Druckluftstrom mitgerissen und über die Rohre 10 und 11 nach oben in das Gehäuse 13 des Luftabscheider gebracht· Durch den Ablenker 14 wird die Bewegungsrichtung des mit der Druckluft gemischten Fördermediums geändert· Da

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das Gehäuse 13 einen beträchtlichen Querschnitt in der Horizontalen aufweist, vermindert sich die Geschwindigkeit

(auf. einj3ü._w.ex±y des I*uft-Fördermedium-Gemiscnes^runterhalb der ^ördergesehwindigkeit. Dadurch findet eine Phasentrennung statt: die Druckluft als eine leichtere Phase geht nach oben, indem sich das Fördermedium, das eine Flüssigkeit mit darin enthaltenem Feststoff darstellt, am Boden des Luftabscheidergeh&uses 13 sammelt und dann durch den Ausi_aßstutzen 15 ausgetragen wird.

Je nach dem Austrag des Feststoffes aus dem Bereich der Saugeinrichtung 1 wird dieses mittels der Hebevorrichtung weiter in die Zone der Feststoffansammlung gesenkt.

Im Falle einer iVerstopfung der Saugeinrichtung 1 ,wird der bewegliche Teil des Druckiufthebers, der sich aus Saugeinrichtung 1, Zu3peisungsrohr 2, bischer 4 und Rohren 3, 7, 10 zusammensetzt,mit Hilfe der Hebevorrichtung über die Feststorrschiclr^ die Druckluft wird nicht mehr zugeführt und der Feststoff fällt von der Saugeinrichtung 1 weg· Bei dem nachfolgenden Absenken des beweglichen Teiles des Druoklufthebers wird dieser wieder in Betrieb gesetzt.

Bei einer Veränderung des Fliissigkeitsstandes Ji₁

im Aufnahmebehälter die entweder durch das Pumpen des Mediums aus dem Aufnahmebehälter oder durch eine Veränderung der diesem Behälter zuströmenden Mediummenge verursacht wird, kann die notwendige Tauchtiefe h des

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Mischers 4 durch eine jeweilige Verstellung des Rahmens erreicht verden.

Beim Einsatz des oben beschriebenen Drucklufthebers für die Gewinnung von nutzbaren Mineralien am Boden von Wasserbecken werden Bodenunebenheiten durch eine Verlagerung des Rahmens 18 und des gesamten beweglichen Teiles des Drucklufthebers in der Vertikalen ausgeglichen. Die anderen Bauelemente des Drucklufthebers, wie Luftabscheider, Hebevorrichtung, Rohre 6, 11 sind unbeweglich an B_Ord eines Schiffes aufgestellt.

Die Tatsache, daß der oben beschriebene Druckluftheber

tiefe

die relative Tauch- ^v des Mischers und damit seinen Wirkungsgrad bei Standschwarikungen des Fördermediums in einem geringerem Maße gegenüber dem bekannten Druckluftheber zu verändern gestattet, wird durch das folgende Beispiel bekräftigt.

Bei dem Druckluftheber mit einer Tauchtiefe h=70 m und Förderhöhe H » I5O m beträgt das re3a tive Tauchen

J h «70 =0.318

h + H · 70 + 15O

Im Falle einer Tauchverminderung, z.B. um 10 m, und einer unveränderlichen ^Länge der Rohrleitung zum Fördern des Fördermediums erniedrigt sich die relative Tauchtiefe auf den folgenden Wert«

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.. o,273

70 + 150

Wenn dagegen der Mischer 10 m nach unten versetzt wurde, d.h. die besagte Rohrleitung sich um 10 m verlängert

hat, während die Tauchtiefe die gleiche bleibt, vermindert

tiefe
sich die relative Tauch - nicht mehr so wesentlich und

wird betragen

70

„ o,3O5

70 + 150 + 10

Demzufolge sinkt auch der Wirkungsgrad nicht mehr so wesentlich .

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Claims (1)

1. PATENiCAlTSPRtJCH

   Druckluftheber für Flüssigkeiten und Trüben, der eine Saugeinrichtung zum Saugen des Fördermediums, einen Mischer, der über eine Rohrleitung mit der Saugeinrichtung und einer Luftleitung zur Druckluftzuführung verbunden ist und die Druckluft mit dem Fördermedium vermischt, und eine für die Förderung des Fördermediums aus dem Mi_scher in einen luftabscheider bestimmte Rohrleitung besitzt, wobei der Mischer ' mit dieser Rohrleitung und der Luftleitung starr verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitung und die für die Förderung des Fördermediums vorgesehene Rohrleitung Steilabschnitte haben, von welchen jeder mit wenigstens zwei Rohren (6, 7 und 10, ll) ausgebildet ist, die ineinander eingesetzt sind und sich gegeneinander senkrecht bewegen können, wobei mindestens die unteren von diesen Rohren (7· 10) an eine Hebevorrichtung gekoppelt sind, welche die Bewegung der genannten Rohre (7, 10) der Luftleitung und der für die Förderung des Fördermediums bestimmten Rohrleitung und damit auch der Saugeinrichtung (l) und des Mischers (4) bewirkt·

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