DE2109287B2 - Vorrichtung zum Austragen von pulverisiertem Material aus einem Behälter - Google Patents

Description

F i g. 1 eine Schnittstellung einer bisher bekannten Austragevorrichtung für pulverisiertes Material.

F i g. 2 eine Schnittdarstellung der Vorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 3 eine Ausschnittsvergrößerung im Sumpfbereich von F i g. 2,

F i g. 4 eine Ausschnittsvergrößerung des Wasf erstraWbereichs,

F i g. 5 eine Ausschnittsvergrößerung entlana der Linie A-A von Fig. 4. ~

F i g. 6 ein Diagramm, das den Verlauf des Austragevorgangs entsprechend der Erfindung wiedergibt.

In der bekannten Austragevorrichtung gemäß F i g. 1 ist ein Sumpf 2 zentrisch an dem trichterförmigen Grund des Behälters 1 angeordnet, und ein Zylinder 3 erstreckt sich drehbai durch den Sumpf. Am oberen Ende des Zylinders 3 ist eine Düse 4 vorgesehen, aus der Wasser unter hohem Druck gegen die Masse des pulverisierten Materiah 5 gestrahlt wird, wobei der Zylinder 3 gedreht wird. Durch den Wasse rauf prall wird die Masse des pulverisierten Materials in schlammförmigen Zustand versetzt und fließt hinunter in den Sumpf 2, aus dem der Schlamm durch ein Rohr 7 mit Hilfe von Wasser mit niedrigem Druck, das von einem Einlaß 6 zuströmt, entfernt und schließlich durch die Kraft einer Schlammpumpe 8 ausgeladen wird. Von dieset bekannten Vorrichtung geht man bei der Erfindung aus.

In dieser Vorrichtung ist

1. Der Winkel θ zwischen der Ausstrahlrichtung der Düse 4 und der Horizontalebene konstant:

2. die Umdrehungszahl w des senkrechten Zylinders 3 konstant;

3. die Menge des von den Düsen ausgestrahlten unter hohem Druck stehenden Wassers und die Menge des unter niedrigem Druck stehenden Wasser nicht gesteuert;

4. keine Kontrolleinrichtung für die Höhe der Sumpfoberfläche in dem Sumpf vorgesehen.

Im folgenden wird nun die erfindungsgemäße Vorrichtung beschrieben. In F i g. 4 ist dargestellt, wie sich die Hülse 11 durch den Boden des Sumpfes 2 erstreckt und wie in diese Hülse drehbar ein Drehzylinder 12, der durch Dichtringe 13 wasserdicht ist, angeordnet ist. Das untere Ende dieses Drehzylinders 12 ist mit einer drehbaren Welle 15, die durch Axiallager 14 gehalten wird, verbunden. Am oberen Teil dieses Drehzylinders ist drehbar eine zylindrische Welle 16 der Düse 4 angeordnet. Ein Antriebsritzel 17. das mit der zylindrischen Welle verbunden ist, greift in eine Zahnstange 18. die sich senkrecht bewegend in dem Drehzylinder 12 angeordnet ist. Ebenfalls am oberen Ende des Drehzvlinders 12 ist eine Kappe 20 befestigt, um die Düse 4 zu schützen. Die Düse 4 ragt aus einem Schlitz 21 der Kappe 20 so heraus, daß sie schwenken kann.

Eine Stange 22. die mit der Zahnslange 18 veirnmlien ist. erstreckt sich axial und radial bewegend durch die drehbare Welle 15 und ist über eine Druckkupplung 23 und eine weitere Stange mit dem Kn|- hen 25 eines hydraulischen Zylinders 24 verbunden. Bei einer senkrechten Bewegung des Knibens 25 wird eine entsprechende Bewegung der Stange 22 und der Zahnstange IS hervorgerufen, die die Düse 4 /winct. sich über die zylindrische Welle 16 in dem Winkeibereich H in den Grenzen ;■ W zu schwenken. .Außerdem ist die Riemenscheibe 26 mit der drehbaren Welle 15 fest verbunden und mit der Riemenscheibe 29 eines Motors 28 über einen Riemen 27 so verbunden, daß die von dem Motor 28 erzeugte Drehbewegung über die drehbare Welle 15 und den Drehzylinder 12 auf die Düse 4 übertragen wird, die dadurch eine Drehbewegung erfährt.

In F i g. 2 wird Wasser unter hohem Druck aus dem Behälter 31 durch die Pumpe 30 abgepumpt und über Ventile 32 und 33, wie in F i g. 4 dargestellt, durch den Einlaß 34 in die ringförmige Kammer 35 der Hülse 11 geleitet, aus der das Wasser in den Drehzylinder 12 durch Öffnungen 36 in demselben strömt, und von dort aus wird das Wasser aus der Düse 4 ausgestrahlt. Andererseits wird Wasser mit niedrigem Druck durch die Pumpe 37 aus dem Behälter 31 gepumpt, wovon ein Teil durch die Leitung 40 und den Einlaß 6 in den Sumpf 2 strömt, während der andere Teil des Wassers durch ein Ventil 38 und eine Leitung 41 strömt und durch schmale öffnungen 42. die entlang des gesamten oberen Umfangs des Sumpfes 2 angebracht sind, um das Festsetzen des pulverisierten Materials an der Sumpfwandoberfläche zu verhindern, in den Sumpf 2 fließt. Zusätzlich wird Wasser mit niedrigem Druck durch die Düse 43 gegen die Austragleitung 7, die im Sumpf angebracht ist, gestrahlt, um das Austragen des Schlammes im Sumpf in Richtung der Austrageleitung zu beschleunigen.

Im Oberteil des Behälters 1 ist eine erste Fühlstange 45 befestigt, um die Menge des pulverisierten Materials 5 im Behälter anzuzeigen. Die Fühlstange ist bei 46 drehbar gelagert, und ihr Mittelteil ist verbunden mit einer senkrecht beweglichen Stange 47. wobei die senkrechte Lage der Stange 47 von einem Potentiometer 48 festgestellt wird. Außerdem ist eine zweite FüHstange 50 senkrecht verschiebbar angebracht, deren senkrechte Lage durch ein Potentiometer 51 angezeigt wird. Die beiden Potentiometer 48 und 51 übermitteln Signale auf einen Geschwindigkeitsüberwacher 52 des Motors 28 und auf ein Hilfsventil 53 des hydraulischen Zylinders 24. Bei Erhalt des Signals steuert der Geschwindigkeitsüberwacher 52 den Motor 28 bis zu einer gewünschten Umdrehungszahl. Das Hilfsventil 53 dagegen steuert den Öldruck für den Zylinder 24 entsprechend dem erhaltenen Signal, um den Kolben 25 und die Stange 22 in der gewünschten Lage zu halten oder um sie in einem bestimmten Bereich um diese feste Lage hin- und herzubewegen, wodurch die Düse 4 ihre Schwenkbewegung erhält.

Im folgenden wird der Austragvorgang beschrieben. Zu Beginn des Austragvorganges wird zuerst das Ventil 54 geöffnet, dann werden die Pumpe 37 für das Wasser mit niedrigem Druck und die Schlammpumpe 8 betätigt, dann wird das hilfsventil 53 vor Hand betätigt, um den Kolben 25 in seine höchst mögliche Stellung zu bringen, so daß der Winkel de: Düse 4 bei ⁽)0 (im vierten Quadranten¹) steht, um dann wird die Pumpe 30 für das Wasser mit hohen Druck betätigt. Die Pumpe 30 und die Pumpe 3' arbeiten mit voller Leistung und ergeben das Wasse mit hohem Druck und das Wasser mit niedriger Druck. Dann wird der Düsenwinkel (-> von 90 bi (I verstellt, wodurch das pulverisierte Material ir Sumpf 2 vollständig ausgetragen wird.

Dann wird der Düsenwinkel <-> auf --<■)()" vergrc ßert. wobei die Düse direkt aufwärts zeigt und Wassc mit hohem Druck aus ihr ausstrahlt wird, wodurc

eine enge konische Öffnung oder ein hohler Abschnitt über der Düse gebildet wird, der sich bis zur Oberfläche der pulverisierten Materialmassen ausdehnt. Die Lage der Massen in dieser Stufe ist durch strichpunktierte Linien in F i g. 2 gezeigt. Das freie Ende der Fühlstange 45 ist in Kontakt mit dem Mittelteil der Oberfläche 5 a der pulverisierten Materialmassen, und wenn sich die Öffnung an diesem Teil bildet, wird die Fühlstange hochgerissen, um eine Änderung des Signals herbeizuführen. Entsprechend der Änderung des Signals werden der Geschwindigkeitsüberwacher 52 und das Hilfsventil 53 betätigt, um die Düsenbewegung zu steuern. Selbstverständlich brökkcln die pulverisierten Materialmassen allmählich herunter oder werden ausgekratzt, wobei sie durch die Wucht des Wassers unter hohem Druck im wesentlichen eine konische Abbruchfläche formen. Es ist darauf zu achten, daß die Düse derart gesteuert wird, daß sie einen Winkel bildet, der 5 bis 20 kleiner ist als der Abbruchwinkel Φ der Massen, d. h. einen Winkelwert von Φ — (5 bis 20°). Wenn sich die Oberfläche der pulverisierten Materialmassen unter ein gewisses Niveau abgesenkt hat, ist es nicht länger möglich, die Oberfläche mit der Fühlstange 45 zu kontrollieren. Dann wird die Fühlstange 50 in Verbindung mit dem Potentiometer 51 für den gleichen Zweck, der Gewährleistung einer entsprechenden Steuerung, benutzt. In dieser Art und Weise wird der Winkel Φ der Abbruchoberfläche sich allmählich verringern und am Schluß den Winkel Φ, des Behälterbodens erreichen. Die Menge an unter hohem Druck stehendem Wasser Wh wird durch ein Einstellventil 32 entsprechend der Schlammkonzentration, die durch ein Schlammdensitometer 55 überwacht wird, eingestellt, wobei das Schlammdensitometer 55 auf der Austragseite der Leitung der Schlammpumpe 8 angeordnet ist. Im einzelnen wird die Wassermenge vermindert, wenn die nachgewiesene Konzentration höher als ein bestimmter Wert ist. und sie wird erhöht, wenn die Konzentration niedriger als ein bestimmter Wert ist.

Die Durchflußmengen des unter hohem Druck stehenden Wassers und des mit niedrigem Druck versehenen Wassers werden durch einen Hochdruckwasserzähler 56 und einen Wasserzähler 57 für niedrigen Wasserdruck gemessen, und die Durchfiußmenge des Wassers mit niedrigem Druck wird durch ein Durchflußsteuerventil 38 derart gesteuert, daß die Summe W von Wh und Wl im wesentlichen konstant gehalten wird. Wenn die Schlammkonzentration im Sumpf 2 oder in der Leitung zwischen dem Sumpf 2 und der Schlammpumpe 8 sich außergewöhnlich erhöht, so daß sich der Strömungswiderstand des Schlammes vergrößert, wird die Schlammoberfläche im Sumpf angehoben, und wenn sie ein gewisses, vorherbestimmtes Niveau überschreitet, wird dies durch einen Niveaufühler 58 angezeigt. Entsprechend der Anzeige wird der Zufluß von Wasser unter hohem Druck kurzzeitig durch Schließen des Ventils 33 unterbrochen. Dadurch erreicht das Wasser mit niedrigem Druck seine maximale Durchflußmenge und läßt das blockierende Material abfließen, und wenn das Oberflächenniveau im Sumpf danach absinkt, wird das unter hohem Druck stehende Wassersystem wieder normal betätigt.

Die Umdrehungszahl w des senkrechten Drehzylinders wird durch einen Geschwindigkeitsüberwacher 52 entsprechend dem Abbruchflächenwinkel Φ, der durch die Fühlstange 45 oder 50 nachgewiesen wird, derart kontrolliert, daß die Waschgeschwindigkeit C/ des Hochdruckstrahls auf der Abbruchoberfläche im wesentlichen konstant gehalten wird.
In der letzten Stufe des Austragverfahrens nähert sich der Oberflächenabbruchwinkel Φ der pulverisierten Materialmassen dem Winkel Φ, der Behälterbodenoberfläche, und der Strom des hergestellten Schlammes hinunter in den Sumpf stagniert mehr

ίο und mehr. Daher ist es nötig, Konstruktionsvorkehrungen zu treffen, derart, daß der Winkel Φ, der Behälterbodenoberfläche gegenüber der horizontalen Ebene größer gehalten wird als der Winkel, der durch die kritische Abrutschkraft entsprechend der Art des pulverisierten Materials (im Falle von Eisen, Sand oder pulverisierten Eisenerzen beträgt der Winkel ungefähr 17^:) bestimmt ist.

Nachstehend wird Fi g. 6 erläutert. Das Verfahren, urn das pulverisierte Materia! im Behälter in den schlammförmigen Zustand zu versetzen und es aus dem Behälter auszutragen, kann in die folgenden drei Schritte aufgeteilt werden:

A. Die Schritte, um die Massen des pulverisierten as Materials herunterzubrechen.

B. Die Schritte, um das heruntergebrochene Material zum Sumpf zu befördern.

Die Schritte A und B können durch die Kombination der folgenden Vorgänge duchgeführt werden:

a) Fallenlassen des Materials in den Sumpf durch die Schwerkraft;

b) Befördern des Materials in dem Strom des Strahlvvassers, das zum Sumpf zurückkehrt.

C. Die Schritte, um das Material aus dem Sumpf zur Saugpumpe zu transportieren, indem man die Konzentration mit Wasser von niedrigem Druck einstellt.

Unter Berücksichtigung der unterteilten Verfahrensschritte wurde herausgefunden, daß die folgenden Bedingungen eingehalten werden müssen, um eine gleichförmige und einheitliche Konzentration zu erzielen:

1. Das Schlämmverfahren verläuft in den obengenannten drei Schritten A, B und C.

Der Wert von Φ variiert von 90- bis zu dem Grad, der Φ, entspricht. Im frühen Stadium, in dem dei Wert von Φ groß ist, sind die Vorgänge von A und B erstrangig, und daher hinkt der Vorgang von Schritt C hinterher, was eine Zunahme der Schlammkonzentration und ein Blockieren oder Verstopfung des Sumpfes und oder anderer Rohrleitungen verursacht. In diesem Stadium wird deshalb Wh niedrig gehalten während W7, wie aus F i g. 6 zu ersehen ist. verstärkt wird, damit ein gutes Gleichgewicht zwischen den Vorgängen von A und C erzielt wird. Andererseits werden im Endstadium, wo Φ = Φ, ist, die Vorgänge von A und B vermindert, um eine Erniedrigung der Konzentration zu erreichen, so daß beim Schritt C die Wassermenge unter hohem Drucl< Wh gesteigert wird, während die Wassermenge des unter niedrigem Druck stehenden Wassers begrenzt ist und keine Steuerung der Konzentration durchgeführt wird. Eine Zunahme vor Wh wird jedoch nicht von einer ebensolchen Zunah-

me der Strömungsgeschwindigkeit selbst gefolgt, die von der Abbruchkraft abhängt, so daß es nötig ist, den Winkel Φ, an der Bodenoberfläche größer als den Winkel, der der kritischen Abrutschkraft entspricht, zu halten.

2. Die momentanen Veränderungen der hinuntergefallenen oder abgekratzten Mengen sollen während des Vorganges des Herunterbrechens der pulverisierten Materialmassen oder des Kratzens im Rahmen kleiner Mengen liegen. Wenn die abgekratzte Menge von Moment zu Moment sehr schwankt, dann besteht die Gefahr einer Blockierung, besonders wenn die Menge das Maximum erreicht. Um die Schwankungen zu begrenzen, muß der Wert von Φ — Θ im Bereich von ungefähr 5 bis 20° gehalten werden. Wenn der Wert Φ—Θ zu groß ist, kann der Winkel der Kratzobernäche kurzzeitig negativ werden, was eher ein Zusammensinken als ein Abkratzen verursacht, wobei sich große Veränderungen in der Menge des heruntergefallenen pulverisierten Materials ergeben. Außerdem ist es notwendig, die Geschwindigkeit U. des unter hohem Druck stehenden Wassers im wesentlichen konstant zu halten, wenn das Wasser beim Austragvorgang auf die Abbruchoberfläche der pulverisierten Materialmassen gerichtet wird. Wenn die Geschwindigkeit L/ zu langsam ist, entsteht auf der Abbruchoberfläche durch das ausströmende Wasser eine Perforation, die eine außergewöhnliche Vergrößerung des gerade vorhandenen Wertes von Φ — Θ hervorruft, was zu einem Abbröckeln oder einem Zusammenfallphänomen führt und was wiederum eine große Veränderung in der Schlammkonzentration hervorruft.

Die Erfindung hat die folgenden Vorteile:

1. In der Anlage besteht keine Gefahr, daß sie durch den Schlamm oder durch das pulverisierte Material blockiert oder verstopft wird.

2. Die Konzentration des Materials und die Durchflußmenge verändern sich nur gering, so daß der Austausch von baulichen Elementen geringfügig ist.

3. Das Schlämmverfahren ist vereinfacht, und auch das Austragverfahren ist automatisiert, wodurch eine große Arbeitskraftersparnis erzielt wird.

4. Die benötigte Zeit für das Austragverfahren ist gering.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

laden kann· Die Bedingungen des pulverisierten Materials ^ BehäUer g^^ s5ch beträchtlich, wäh-

1. Vorrichtung zum Austragen von pulverisier- rend der Austragvorgang fortschreitet. Der Winkel tem Material aus einem Behälter mittels einer zwischen der Richtung des Strahles von unter hohem senkrecht von unten in den Behälter hinein- 5 Druck stehendem Wasser und der Abbruchoberfläche ragenden dreh- und schwenkbaren Düse, da- der pulverisierten Materialmassen, die Geschwindigdurch gekennzeichnet, daß zum Abta- keit, mit der das eingestrahlte Wasser die Abbruchsten des im Behälter (1) lagernden Materials für oberfläche der Materialmassen überstreicht, und der den mittleren Bereich ein erster Fühler (45) vor- Abstand zwischen der Düse und der Abbruchobergesehen ist, der nach Abtragung des von ihm io fläche werden stark verändert, was große Schwankunüberstrichenen Bereiches einen zweiten Fühler gen in der Schlammkonzentration verursacht. Eine (50) zur Wirkung kommen läßt, der seinerseits erhöhte Konzentration kann zur Folge haben, daß den jeweils sich ergebenden Materialwinkel Φ ζ. B. das Abflußrohr zwischen dem Sumpf des Behälabtastet und in Abhängigkeit von diesem Win- ters und der nachgeschalteten Schlammpumpe verkel Φ den Winkel θ der Düse auf einen um 5 bir 15 stopft wird.

20' unter dem Materialwinkel Φ liegenden Wert Dci Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die

steuert, und daß der Schwerpunkt der Düse so Schlammkonzentration konstant zu halten, was zur

hoch in den Behälter hineinragt, daß bei Frei- Folge hat, daß die mittlere Konzentration erhöht

spülung des Behälterbodens der Wasserstrahl werden kann, daß der Wasserbedarf geringer werden

stets unter einem Winkel gegen den Behälter- 20 kann und daß zum Aufnehmen des Schlammes klei-

boden gerichtet ist. nere Behälter genommen werden können.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Hierfür ist die erfindungsgemäße Ausbildung darkennzeichnet, daß den die Materialhöhe messen- in zu sehen, daß zum Abtasten des im Behälter den Fühlern (45, 50) Potentiometer (48, 51) zu- lagernden Materials für den mittleren Bereich ein geordnet sind, die die Drehzahl der Düse (4) in 25 erster Fühler vorgesehen ist, der nach Abtragung des Abhängigkeit von der Stellung der Fühler (45, von ihm überstrichenen Bereiches einen zweiten luih-50) bestimmen. ler zur Wirkung kommen läßt, der seinerseits den je-

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- weils sich ergebenden Materialwinkel Φ abtastet und durch gekennzeichnet, daß außer der Leitung für in Abhängigkeit von diesem Winkel Φ den Winkel (-> die Zufuhr von Hochdruckwasser zur Düse (4) 30 der Düse auf einen um 5 bis 20 unter dem Material-Leitungen (40. 41) für die Zufuhr von Niedrig- winkel Φ liegenden Wert steuert, und daß der Schwerdruckwasser zum Sumpf (2) am unteren Ende des punkt der Düse so hoch in den Behälter hineinragt, Behälters (1) vorgesehen sind und daß in der Ab- daß bei Freispülung des Behälterbodens der Wasserflußleitung für den Schlamm ein Densitometer strahl stets unter einem Winkel gegen den Behälter-(55) vorgesehen ist, das ein Ventil (32) in der 35 boden gerichtet ist.
Hochdruckwasserzuleitung beeinflußt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit einer Erfindung sind den die Materialhöhe messenden Füh-Niedrigdruckwasserzuleitung nach Anspruch 3, lern Potentiometer zugeordnet, die die Drehzahl der dadurch gekennzeichnet, daß ein Niveaufühler Düse in Abhängigkeit von der Stellung der Fühler (58) vorgesehen ist, der auf das Niveau des 40 bestimmen.

Schlammes im Sumpf (2) anspricht und ein Ven- Nicht alle Materialien rutschen nach ihrem Durch-

til (33) in der Hochdruckwasserzuleitung beein- feuchten mit Wasser gleichmäßig in den Sumpf des

Mußt. Behälters nach, vielmehr muß mit großen Material-

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, da- brocken gerechnet werden. Deshalb wird zum Abdurch gekennzeichnet, daß in den Zuleitungen für 45 transport aus dem Sumpf noch Wasser mit niedrigem das Hochdruckwasser und das Niedrigdruck- Druck zugesetzt. Wird durch die Strahldüse zu viel wasser Durchflußmengenmesser (56, 57) vorge- Material zugeführt, erhöht sich die Schlammkonzensehen sind, die ein Ventil in der Niedrigdruck- tration übermäßig, und damit wird die Gefahr der wasserzuleitung so beeinflussen, daß die Summe Verstopfung groß. Dann wird die Zufuhr von Hochder Durchflußmengen an Hochdruckwasser und 50 druckwasser zur Düse vermindert, wozu erfindungs-Niedrigdruckwasser konstant bleibt. gemäß ein Schlammdensitometer auf der Abflußseite

der Schlammpumpe vorgesehen ist, das ein Ventil in

der Zuleitung des Hochdruckwassers beeinflußt.

Vergrößert sich der Strömungswiderstand im Abfluß

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aus- 55 durch höhere Schlammkonzentration, steigt da:

tragen von pulverisiertem Material aus einem Behäl- Niveau im Sumpf. Übersteigt es eine vorbestimmte

ter mittels einer senkrecht von unten in den Behälter Höhe, wird die Zufuhr von Hochdruckwasser durct

hineinragenden dreh- und schwenkbaren Düse. ein zu diesem Zweck erfindungsgemäß vorgesehener

Im allgemeinen wird pulverisiertes Material, wie Ventil abgesperrt.

z. B. Erz, in schlammförmigem Zustand in den Be- 60 Sowohl in der NiedrigdruckwasserzulciUing wie ii

huller eines Tankschiffes gefördert, und das Malerin! der Hochdruckwasserzuleitung ist je ein Durchfluß

bleibt in einem entwässerten Zustand, wenn es im mengenmesser vorgesehen. Diese Durchflußmengen

Behälter gelagert wird. Wenn das Material jedoch messer steuern die Zufuhr von Hochdruck- u\v

zum Entladen des Schiffes ausgetragen werden soll. Niedrigdruckwasser derart, daß die Summe IF de

wird es im allgemeinen wieder in den schlammför- 65 Durchflußmenge an hochdruckwasser Wh und Niec

migen Zustand versetzt. rigwasser Wl konstant bleibt.

Die Erfindung sieht eine Vorrichtung vor, die kon- In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel di

tinuierlich in gleichmäßigem Zustand Material aus- Ausbildung gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeij