DE3031155A1 - Verfahren zum binden von staub und vorrichtung zum durchfuehren des verfahrens - Google Patents
Verfahren zum binden von staub und vorrichtung zum durchfuehren des verfahrensInfo
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Description
HANS GORAN JYSKY ' Nyköping (Schweden)
Verfahren zum Binden von Staub und Vorrichtung
zum Durchführen des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Binden von beim
Gesteinsbohren erzeugten Staub durch Mischen desselben mit einem flüssigen Bindemittel. Die Erfindung betrifft ferner
eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
Beim G-e st einsbohr en entstehen große Mengen von schädlichem
Staub. In der derzeitigen Praxis wird der Staub in einer das Bohrloch umgebenden Haube gesammelt, die über eine
Leitung mit einem Staubabscheider in Verbindung steht. Dieser besteht normalerweise aus einer E>ö)ination eines Zyklons mit
einem Filter. Der im Staubabscheider abgeschiedene Staub wird dann in Kunststoffsäcken gesammelt. Die Verwendung
von Kunststoffsäcken hat jedoch mehrere Nachteile sowohl im Hinblick auf die notwendige Manipulation der Säcke als
auch im Hinblick auf deren -^osten. Ferner wird beim Reißen
eines Sackes der darin enthaltene Staub aufgewirbelt, was
für die Gesundheit noch schädlicher ist.
Es ist schon vorgeschlagen worden, Staub mit Hilfe einer Flüssigkeit zu binden, die aus Wasser und einem geeigneten
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Bindemittel besteht, so dass der Staub in einer Form agglomeriert,
in der er nicht mehr gesundheitsschädlich ist« Dabei muß der Staub sofort gebunden werden, nachdem er
beim Bohren erzeugt worden ist, weil in diesem Zeitpunkt
die frischen Schnittflächen der Staubkörner physikalisch aktiv sind, so dass eine gute Bindewirkung erzielt wird.
Ferner soll der Staub aber gebunden werden, ohne dass das Bohren unterbrochen zu werden braucht.
Infolgedessen hat man es bisher als ausreichend angesehen,
den durch das Bohren erzeugten Staub je nach der Menge, in der er erzeugt wird, in Intervallen zu binden. Für
diesen Zweck sind verschiedene Vorrichtungen vorgeschlagen worden, von denen eine in der schwedischen Patentschrift
7 4-04 759-8 beschrieben ist. Diese bekannte Vorrichtung
hat aber den Nachteil, dass die zugefünbe Flüssigkeitsmenge ständig der erzeugten Staubmenge angepaßt werden
muß, was nur mit großen Schwierigkeiten und häufig überhaupt nicht gewährleistet werden kann, weil die erzeugte
Staubmenge stark schwankt, beispielsweise in Abhängigkeit von der Härte des Gesteins und der Abnutzung der Bohrkrone
oder des Bohrmeißels.
Die Aufgabe der Erfindung besteht nun in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum einfachen Zuführen
des flüssigen Bindemittels zu dem Staub genau in gegebenen Mengen und zum gründlichen Beimischen des flüssigen Bindemittels
zu dem Staub, ohne dass der Bohrvorgang unterbrochen zu werden braucht, so dass die vorerwähnten Nachteile beseitigt
werden. Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung (te? Staub in Partien von vorherbestimmter Menge mit
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dem flüssigen Bindemittel vermischt, wobei die Menge, jeder Partie beispielsweise mit der Staubmenge in Beziehung
steht, die in einer Bohrstrecke anfällt, die der Länge eines BohrgestängeSchusses entspricht. Während der
Behandlung einer Partie wird die nächste Staubpartie gesammelt. Die fertig gemischte Partie wird aus der Vorrichtung
ausgebracht, ehe die nächstfolgende Partie vollständig gesammelt ist«
In dem Verfahren gemäß der Erfindung wird der Staub
am Boden einesr Staubabscheiders gesammelt und in Partien von gegebener Menge einem Mischraum zugeführt, dem ein
flüssiges Bindemittel in einer Menge zugeführt wird, die mit der Menge der Partie in Beziehung steht, worauf der
Staub und die Flüssigkeit unter Rühren vermischt werden und gleichzeitig die nächste Partie Staub im Staubabscheider
gesammelt wird, und wobei das erhaltene Gemisch ausgetragen
wird, ehe die nächste Partie Staub dem Mischraum zugeführt wird.
Vorzugsweise wird das flüssige Bindemittel dem Mischraum zugeführt, ehe diesem eine Partie Staub zugeführt wird,
und wird die Partie Staub dem Mischraum unter Schv/erkraftwirkung durch ein Bodenventil des Staubabscheiders zugeführt.
Vorzugsweise ist das Bodenventil druckgesteuert und wird es in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen
dem Staubabscheider und dem Mischraum betätigt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird im Betrieb des Staubabsüeiders im Innern desselben ein Unterdruck aufrechterhalten,
der mittels einer Strahlpumpe erzeugt wird,
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wobei das Ventil offen ist, wenn die Strahlpumpe z.Bo
zur Verlängerung des Bohrgestänges außer Betrieb ist, und das Ventil schließt, wenn die Strahlpumpe wieder
zu arbeiten beginnt. Auf diese Weise wird das flüssige Bindemittel in dosierten Mengen zugeführt, die mit der
Länge des Bohrgestängeschusses und dem Burchmesser der Bohrkrone oder des Bohrmeißels in Beziehung stehen. Vorzugsweise
wird das flüssige Bindemittel dem Mischraum unter einem solchen Druck und derart zugeführt, dass
ein Spüleffekt erzielt wird.
Gemäß der Erfindung besitzt eine Vorrichtung zum Binden von beim Gesteinsbohren erzeugtem Staub durch Mischen
desselben mit einer Flüssigkeit einen mit einem Staubabscheider verbundenen Mischraum, eine Einrichtung zum
ZufühüHi von in dem Staubabscheider gesammeltem Staub in
Partien unter Schwerkräfteinwirkung zu dem Mischraum und
eine Einrichtung zum Zuführen eines flüssigen Bindemittels
zu dem Mischraum in einer Menge, die mit der ^enge der
Partie Staub in Beziehung steht. In dem Mischraum ist ein Rührwerk vorgesehen, das dazu dient, den Staub und
die Flüssigkeit zu vermischen, während in dem Staubabscheider die nächste Partie Staub gesammelt wird. Das so erhaltene
Gemisch wird ausgetragen, ehe die nächste Partie Staub dem Mischraum zugeführt wird.
Weitere kennzeichnende Merkmale der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben.
Einem Zyklon 1 wird staubbeladene Luft über eine leitung
zugeführt, die von einem bohrloch kommt. Der Zyklon 1
ist in üblicher Weise mit einem Filter 3 kombiniert. In
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dem Zyklon 1 und dem Filter J wird ein Unterdruck durch eine Strahlpumpe 4- erzeugt. Der Austritt der
Strahlpumpe steht mit der Umgebungsatmosphare in Verbindung. Im Boden des Zyklons 1 befindet sich ein
druckgesteuertes Ventil 5» über das eine Verbindung zwischen dem Zyklon und einem Mischraum 6 hergestellt
werden kann. In dem dargestellten -"-usfuhrungsbeispiel
ist das Ventil 5 ein sogenanntes Gummiventil, das im einfachsten Pail aus einem leicht zusammendrückbaren
Gummischlauch besteht. Wenn infolge des Betriebes der
Strahlpumpe 4 der Druck im Innern des Zyklons 1 niedriger ist als der Umgebungsdruck, wird der Gummischlauch
unter der Einwirkung des Druckes im Mischraum 6 zusammengedrückt und dadurch das Ventil geschlossen. Wenn die
Strahlpumpe 4 nicht arbeitet, bewirkt der Druckausgleich zwischen dem Zyklon 1 und dem Mischraum 6, dass sich der
Schlauch öffnet.
Der Mischraum 6 ist mit einem Rührwerk versehen, das ein Rührelement 8 und eine Welle 7 zum Drehen des Rührelements
8 besitzt. Der Mischraum 6 ist winkelförmig, so dass die Welle 7 über ein Zahnradgetriebe angetrieben
werden kann, das auf der Außenseite des Mischraums angeordnet ist, so dass keine Kegelradgetriebe oder dergleichen
erforderlich sind. Der Mischraum 6 ist an seinem unteren Ende durch eine Sodenklappe 11 verschlossen, die von
einem doppeltwirkenden pneumatischen Zylinder. 10 betätigt wird. Mit 12 ist ein Einlaß für das flüssige Bindemittel
und mit 13 ein Rüttler bezeichnet.
Die dargestellte Vorrichtung arbeitet wie folgt: Beim
Bohren arbeitet die Strahlpumpe 4, so dass staubbeladene
Luft in den Zyklon 1 gesaugt wird. Infolge des Unterdrucks
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in dem Zyklon 1 und dem Filter 3 abgeschiedener Staub fällt auf den Boden des Zyklons und wird dort gesammelt.
Wenn nach dem Bohren einer Strecke, die beispielsweise der Länge eines Bohrgestängeschusses entspricht, zum
Verlängern des Bohrgestänges ein neuer -^ohrge stangeschuß
angesetzt werden soll, wird der Betrieb der Stahlpumpe 4- unterbroch en. Jetzt steigt der Druck in dem
Zyklon 1 und öffnet daher das Ventil 5» so dass die in dem Zyklon 1 gesammelte Partie Staub in den Mischraum 6
fällt. Gleichzeitig wird das S1IIterelement des Filters 3
zweckmäßig gerüttelt, so dass auch in dem Filter befindlicher Staub in den Mischraum 6 fällt. Vorher ist in den
Mischraum ein aus Wasser und einigen Volumprozenten eines geeigneten organischen Bindemittels bekannter Art
bestehendes, flüssiges Bindemittel in einer Menge eingeleitet worden, die in Beziehung steht mit der Menge
der Partie Staub, die in den Mischraum eintritt. In der beschriebenen Ausführungsform wird die Menge der zugeführten
flüssigen Bindemittels in Abhängigkeit von einem Bohrgestängeschuß und dem Durchmesser der Bohrkrone oder
des Bohrmeißels bestimmt.
Bei geschlossener Bodenklappe 11 des Mischraums 6 wird in diesem der Staub mit der Flüssigkeit mit Hilfe des
rotierenden Rührwerks mit dem Rührelement 8 gemischt. Dieser Miachvorgang kann andauern, während eine Strecke
gebohrt wird, die der Länge des zuldfczt angesetzten öohrgestängeschusses
entspricht. Dabei sammelt sich frischer Staub am Boden des Zyklons 1. Da die Strahlpumpe 4 wieder
arbeitet, ist das Bodenventil 5 des Zyklons wieder geschlossen. Da der Staub und das flüssige bindemittel
während einer relativ langen Zeit vermischt werden können, wird ein sehr homogenes Gemisch erhalten, in dem
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im wesentlichen aller Staub gebunden ist. Außerdem braucht man nur eine minimale Flüssigkeitsmenge von etwa 15 cm
pro Liter Staub. Das fertige Gemisch hat eine teigartige Konsistenz und wird ausgetragen,nachdem mittels des pneumatischen
Zylinders 10 die Klappe 11 geöffnet worden ist. Dies kann beim Ansetzen eines Bohrgestängeschusses und/
oder beim Rütteln des Filters unmittelbar vor dem Wiedereinschalten der Strahlpumpe 4· erfolgen. Man kann das Austragen
des fertigen Gemisches erleichtern, indem an die Wand des Mischraums 6 ein Rüttler 13 angesetzt wird.
Unmittelbar nach dem Austragen des fertigen Gemisches aus der Vorrichtung wird die Bodenklappe 11 wieder geschlossen
und über den Einlaß 12 erneut flüssiges Bindemittel zugeführt, und zwar in einer Menge, die der am Boden des Zyklons
gesammelten und in den Mischraum eintretenden Staubmenge entspricht. Das flüssige Bindemittel wird zweckmäßig unter
einem solchen Druck, beispielsweise von etwa 6 Atmosphären, und mit einer solchen Streuung zugeführt, dass beim Einspritzen
des flüssigen Bindemittels in den Mischraum 6 dieser gereinigt wird. Man kann die Mxschanordnung beispielsweise
mit einem Hydromotor antreiben. Wie vorstehend
erwähnt wurde, sind dazu keine Kegelradgetriebe oder dergleichen erforderlich, weil der Mischraum 6 abgewinkelt
ist, so dass das auf der Welle 7 angeordnete Getriebe 9 von der Außenseite der Vorrichtung zugänglich ist.
Wie aus der Beschreibung hervorgeht, wird durch das Binden des Staubes gemäß der Erfindung der Bohrvorgang
nicht beeinträchtigt, weil sowohl das Mischen einer Partie Staub mit dem flüssigen Bindemittel als auch die
Zufuhr des flüssigen Bindemittels für die nächste Partie während des Bohrvorganges durchgeführt werden. Der in dem
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Zyklon 1 gesammelte Staub wird in den Mischraum 6 zu einem
Zeitpunkt übertragen, in dem der Bohrvorgang ohnehin unterbrochen werden muß, beispielsweise zum Ansetzen eines Bohrgestängeschusses.
Sonst braucht zum Binden von Staub gemäß der Erfindung der Bohrvorgang nicht unterbrochen zu werden.
Wie vorstehend erwähnte wurde, kann das flüssige Bindemittel der Vorrichtung in sehr genauer Dosierung zugeführt werden,
weil die pro Längeeinheit des Bohrgestänges erzeugte Staubmenge leicht errechnet werden kann, wenn die Länge eines
Bohrgestängeschusses und der Durchmesser des Bohrwerkzeugs
bekannt ist. Es ist daher nicht notwendig, die Menge des der Vorrichtung zugeführten, flüssigen Bindemittels während
eines Bohrvorganges zu verändern, je nachdem, ob in festem
oder lockerem Gestein gebohrt wird und in welchem Zustand sich das Bohrwerkzeug befindet. Wichtig ist es auch, dass
das Mischen des Staubes und des flüssigen Bindemittels so lange andauern kann, dass ein Binden im wesentlichen
allen Staubes gewährleistet ist.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel eingeschränkt, das im Hahmen des
Erfindungsgedankens auf verschiedene Weise abgeändert·, werden kann. Dieser besteht darin, dass eine Partie behandelt
und gleichzeitig die nächste Partie gesammelt wird. Beispielsweise kann man das Gummiventil 5 durch ein anderes
Ventil ersetzen. Wenn dieses Ventil nicht druckgesteuert ist, muß zu seiner Betätigung ein Pneumatikzylinder oder
dergleichen verwendet werden. Der Mischraum kann auf einer Seite des Staubabscheiders angeordnet sein und mit dem
Staub mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung, z.B. einer Förderschnecke, beschickt werden. Im Rahmen der Erfindung
kann man anstelle von Zyklonen und Filtern, in denen ein Unterdruck aufrechterhalten wird, auch Zyklone und
Filter verwenden, in denen ein Überdruck aufrechterhalten
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j wird, weil die Strahlpumpe stromaufwärts von dem Staubabscheider
angeordnet ist. Zusätzlich zu der Strahlpumpe ; kann man ein GeW ?Ue ocisi dergleichen vorsehen. Der Zyklon
: kann durch einen einfachen Zwischenbehälter ersetzt werden.
1 Man kann das Rührwerk ruf ^f?e gewünschte "aise antreiben,
; beispielsweise mit Hilfe öxtss iiyäroirrruors, oder es kann
; · mittels eines Hydro ζ gründe rs hin- und herbewegt werden.
. Die verschiedenen Einrichtung! können auch derart aufeinander
einwirken, dass die Anordnung im wesentlichen ι automatisch arbeitet. Nach dem Öffnen der Bodenklappe
wird aus der Vorrichtung eine gründlich gemischte Masse : ausgetragen, die bei Berührung mit der Luft schnell
; zu einem harten Kuchen erhärtet, der nicht gesundheits- : schädlich ist und daher auf der Bohrstelle verbleiben
kann.
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viji ! V
Claims (10)
1. Verfahren zum Binden von beim Gesteinsbohren erzeugtem Staub durch Mischen desselben mit einer Flüssigkeit,
dadurch gekennzeichnet, dass der Staub am Boden eines Staubabscheiders gesammelt und in Partien von
gegebener Menge einem Mischraum zugeführt wird, dem ein flüssiges Bindemittel in einer Menge zugeführt
wird, die mit der Menge der Partie in Beziehung steht, worauf der Staub und die Flüssigkeit unter Rühren
vermischt werden und gleichzeitig die nächste Partie Staub im Staubabscheider gesammelt wird, und wobei
das erhaltene Gemisch ausgetragen wird, ehe die nächste Partie Staub dem Mischraum zugeführt wird.
2« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das flüssige Bindemittel dem Mischraum zuerst zugeführt und danach die Partie Staub dem Mischraum
durch Schwerkraftwirkung durch ein Bodenventil des Staubabscheiders zugeführt wird.
3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenventil druckgesteuert ist und in Abhängigkeit
von dem Druckunterschied zwischen dem Staubabscheider und dem Mischraum betätigt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, unter Verwendung eines
Staubabscheiders in dem eine Strahlpumpe ein Unterdruck aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet,
dass das Ventil offen ist, wenn die Strahlpumpe nicht arbeitet, beispielsweise wenn ein Bohrgestänge verlängert
wird, und dass das Ventil schließt, wenn die Strahlpumpe wieder zu arbeiten beginnt.
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13 0 01 i/Q'iu%
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
das flüssige Bindemittel dem Mischraum mit einer Dosierung zugeführt wird, die in Beziehung steht mit der
Länge des Bohrgestängeschusses und dsm Durchmesser des
Bohrwerkzeugs„
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Bindemittel dem Mischraum
unter einem solchen Druck und derart zugeführt wird, dass eine Reinigungswirkung erzielt wird.
β Vorrichtung zum Binden von beim Gesteinsbohren erzeugtem
Staub durch Mischen desselben mit einer Flüssigkeit, gekennzeichnet durch einen mit einem Staubabscheider (1, 3)
verbundenen Mischraum (6), durch eine Einrichtung (5) zum Zuführen von in dem Staubabscheider gesammelten
Staub in Partien zu dem Mischraum (6), durch eine Einrichtung (12) zum Zuführen eines flüssigen Bindemittels
zu dem Mischraum in einer Menge, die der Menge der Partie Staub entspricht, durch ein in dem Mischraum (6) angeordnetes
Rührwerk (7»8) zum Vermischen des Staubes und des flüssigen Bindemittels und durch eine Einrichtung
(10, 11) zum Austragen des so erhaltenen Gemisches vor dem Zuführen der nächsten Partie Staub zu dem Mischraum.
8. Vorrichtung nach. Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet,
dass der Mischraum (6) unter dem Staubabscheider (1,3) angeordnet und dieser mit einem Bodenventil (5) versehen
ist, durch das in dem Staubabscheider gesammelter Staub unter Schwerkraftwirkung in den Mischraum (6) treten
kann.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenventil (5) druckgesteuert ist und durch
die Druckdifferenz zwischen dem Staubabscheider (1) und dem Mischraum (6) betätigt wird«,
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10. Vorrichtung nach Anspruch 9» mit einer Strahlpumpe,
die in dem Staubabscheider einen Unterdruck aufrechterhält, dadurch gekennzeichnet,
dass das Bodenventil (5) offen ist, wenn die Strahlpumpe (4) nicht arbeitet, z.B. wenn das
Bohrgestänge verlängert wird, und dass das Bodenventil (5) schließt, wenn die Strahlpumpe wieder
zu arbeiten beginnt.
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