DE3926464C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Austausch von Gruben- bzw. Warmwasser und Frisch- bzw. Kaltwasser im Untertagebergbau gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Vorrichtung dieser Gattung ist durch die DE-OS 31 08 936 bereits bekannt. Der hierin offenbarte Dreikammer-Rohraufgeber arbeitet jeweils unter Vermittlung von öffen- und schließbaren Sperrorganen mit vier Leitungen zusammen. Dabei kommen einerseits selbsttätig arbeitende Sperrorgane in Form von Rückschlagventilen zum Einsatz und andererseits wird ein fremdbetätigtes Sperrorgan in Form eines Mehrfach-Wegeventils benutzt. Das fremdbetätigte Mehrfach-Wegeventil ist dabei der Frisch- bzw. Kaltwasser-Hochdruckleitung zugeordnet und kann eine Verbindung derselben mit jeder der drei Kammern des Dreikammer-Rohraufgebers herstellen. Alle anderen Sperrorgane, nämlich sowohl die der Niederdruck-Füllseite als auch der Hochdruck-Austragseite zum Gruben- bzw. Warmwasser hin zugeordneten Sperrorgane, wie auch das der Niederdruck-Austragseite zum Frisch- bzw. Kaltwasser hin zugeordnete Sperrorgan sind dort jeweils als Rückschlagventile ausgeführt.

Jeder einzelnen Kammer des Dreikammer-Rohraufgebers sind nach diesem Stand der Technik also drei Rückschlagventile zugeordnet. Hiervon können aber jeweils nur zwei mit gleicher Bau- bzw. Wirkungsweise jedoch mit zueinander entgegengesetzter Einbau- bzw. Wirkrichtung benutzt werden, während das dritte Rückschlagventil eine andere Bau- und Wirkungsweise haben muß. Das in der abgehenden Niederdruckleitung anzuordnende Rückschlagventil muß nämlich als ein vorgespanntes Rückschlagventil arbeiten, damit es in der frisch- bzw. kaltwasserseitig abgehenden Niederdruck-Austragseite auch gegen den Strömungsdruck geöffnet bleibt.

Nachteilig beim Dreikammer-Rohraufgeber nach dem vorbekannten Stand der Technik ist also, daß neben einer fremdgesteuerten Bauart von Sperrorgan - Mehrwegschieber - noch zwei verschiedene Bauarten von selbsttätigen Sperrorganen - Rückschlagventile - benötigt werden.

Auch nach der DE-PS 24 57 943 wird unter Verwendung eines Dreikammer-Rohraufgebers eine hydraulische Förderung über größere Höhenunterschiede durchgeführt, indem die an den Enden der Kammern angeordneten Sperrorgane durch eine entsprechende Schaltung eine kontinuierliche Füllung und Förderung erlauben.

Die kontinuierliche, hydraulische Förderung über große Höhen nach dem genannten Prinzip macht es nach der DE-PS 30 40 283 ebenfalls möglich, das im Untertagebergbau erforderliche Kaltwasser mittels des Dreikammer-Rohraufgebers mit dem im Untertagebereich anfallenden Warmwasser auszutauschen. Dabei ergibt sich der Vorteil, mit Hilfe des Dreikammer-Rohraufge­ bers Trüben und Feststoffe enthaltende Flüssigkeiten ohne Schwierigkeiten zu fördern.

Da eine derartige Förderung der Grubenwässer aus der Grube heraus im Gegensatz zu den bisherigen Förderverfahren mit­ tels entsprechender Pumpen nur geringfügiger zusätzlicher Energiekosten bedarf, erlaubt der Austausch von Gruben- und Frischwasser und/oder von Warm- und Kaltwasser mit Hilfe des Dreikammer-Rohraufgeber-Förderverfahrens überaus hohe Be­ triebskostenersparnisse.

Es hat sich jedoch beim Füllen bzw. beim Entleeren der Kam­ mern als nachteilig herausgestellt, daß im Rohrkammersystem harte Wasserschläge und Druckstöße auftreten, weil die Um­ schaltung von Hoch- auf Niederdruck bzw. umgekehrt mit Hilfe von als gesteuerte Hochdruckschieber ausgelegten Sperrorga­ nen bewirkt wird. Diese Wasserschläge bzw. Druckstöße können jedoch in manchen Fällen den dauerhaft einwandfreien Betrieb der Gesamtanlage nachhaltig beeinträchtigen.

Es liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Austausch von Gruben- bzw. Warmwasser und Frisch- bzw. Kaltwasser der gattungsgemäßen Art mit einfachen Mitteln so zu verbessern, daß dem Entste­ hen von Wasserschlägen und Druckstößen bei der Umschaltung von Hoch- auf Niederdruck sowie umgekehrt weitestgehend begegnet werden kann.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Es hat sich gezeigt, daß auf diese Art und Weise die Wasser­ schläge und Druckstöße weitestgehend gedämpft werden können.

Bei einer bevorzugten Auslegung der erfindungsgemäßen Vor­ richtung werden als Rückschlagventile Düsen-Rückschlagven­ tile benutzt. Es hat sich nämlich gezeigt, daß solche Düsen- Rückschlagventile bei kurzem Schließweg schneller und siche­ rer schließen, als dies bei anderen Rückschlagventilen ver­ gleichbarer Bauart möglich ist.

Da die Düsen-Rückschlagventile rechtzeitig durch Federkraft und nicht durch das rückströmende Medium geschlossen wer­ den, setzt der Ventilteller auf den Sitzring bereits beim Absinken von Druck und Geschwindigkeit unter das Maß der eingestellten Federkraft völlig schlagfrei auf. Die Düsen- Rückschlagventile erreichen aus diesem Grunde eine ungewöhn­ lich lange Lebensdauer. Vorteilhaft ist auch, daß der Druck­ verlust bei diesen Düsen-Rückschlagventilen besonders nied­ rig ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Dreikammer- Rohraufgebers mit den in Verbindung stehenden Hochdruck- und Niederdruck-Flüssigkeitskreisläu­ fen und

Fig. 2 eine erfindungswesentliche Einzelheit zum Drei­ kammer-Rohraufgeber nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist in schematischer Darstellung ein Dreikammer- Rohraufgeber 1 mit seinen drei Kammern 2, 3 und 4 zu sehen. Er ist so angeordnet und ausgebildet, daß er in einem direk­ ten und kontinuierlichen Austausch einen Hochdruck-Kreislauf HD und einen Niederdruck-Kreislauf ND verbinden kann, um einerseits Frischwasser oder Kaltwasser aus dem Übertagebe­ reich in den Untertagebereich und andererseits Grubenwasser oder Warmwasser aus dem Untertagebereich in den Übertagebe­ reich zu fördern.

Vom Übertagebereich 5 wird dabei Frischwasser oder Kaltwas­ ser durch die Hochdruckleitung 6 in den Untertagebereich 7 eingespeist und den Kammern 2, 3, 4 des Dreikammer-Rohrauf­ gebers 1 zugeführt.

Der Druckaufbau und auch der Druckabbau in den Kammern 2, 3 und 4 des Dreikammer-Rohraufgebers 1 wird durch Sperrorgane 8 bis 11 vorgenommen, die einer jeden Kammer 2, 3 und 4 zugeordnet sind sowie zum Teil mit zu ihrer Steuerung die­ nenden - aber nicht dargestellten - Schaltern und Geräten zusammenarbeitet.

Sowohl an der dem Frischwasser oder Kaltwasser zugeordneten Hochdruck-Füllseite als auch an der dem Frischwasser oder Kaltwasser zugeordneten Niederdruck-Austragsseite sind jeder Kammer 2, 3, 4 des Dreikammer-Rohraufgebers 1 als Sperror­ gane 8 und 11 Hochdruckschieber in Form von fremdbetätigten Plattenschiebern zugeordnet.

Diese Hochdruck-Plattenschieber werden dabei von den eben bereits erwähnten - aber nicht dargestellten - Schaltern und Geräten aus gesteuert.

Sowohl an der dem Grubenwasser oder Warmwasser zugeordneten Niederdruck-Füllseite als auch an der dem Grubenwasser oder Warmwasser zugeordneten Hochdruck-Austragsseite jeder Kammer 2, 3 und 4 des Dreikammer-Rohraufgebers 1 sind als Sperror­ gane 9 und 10 hingegen Rückschlagventile vorgesehen, von denen jedes vorzugsweise als ein Düsen-Rückschlagventil ausgelegt ist, wie es in Fig. 2 der Zeichnung gezeigt wird.

Das über den Grubenwasserzulauf 12 in das Sumpf- bzw. Vor­ klärbecken 13 gelangende Grubenwasser bzw. Warmwasser wird über die Niederdruck-Grubenwasserleitung 14 den Kammern 2, 3 und 4 des Dreikammer-Rohraufgebers 1 im Gegenstrom zum Frischwasser bzw. Kaltwasser zugeführt. Dies geschieht bspw. mit einem Druck von nur 2 bar, welcher über die Pumpe 15 im Sumpf- bzw. Vorklärbecken 13 aufgebracht wird.

Da durch den Dreikammer-Rohraufgeber 1 eine kontinuierliche Füllung der Kammern 2 bis 4 bzw. eine kontinuierliche För­ derung stattfindet, ist ein zentrales Steuersystem vorgese­ hen, in dem die Signale von Zeitgliedern und/oder Integra­ toren durch Kontaktmanometer sowie durch Endschalter der als Hochdruck-Plattenschieber ausgeführten Sperrorgane 8 und 11 mit einer Folgesteuerung ausgelöst werden.

Während die Kammer 2 das Grubenwasser bzw. Warmwasser über die Hochdruck-Grubenwasserleitung in den Übertagebereich 5 fördert, wird die Kammer 3 mit Grubenwasser bzw. Warmwasser gefüllt. Die Kammer 4 ist hingegen mit Frisch- bzw. Kaltwas­ ser gefüllt und befindet sich in Bereitschaft zur Füllung mit Gruben- bzw. Warmwasser.

Das aus den Kammern 2, 3 und 4 des Dreikammer-Rohraufgebers in den Niederdruckbereich ND eingespeiste Frisch- bzw. Kalt­ wasser gelangt über die Niederdruck-Frischwasserleitung 17 in ein Frischwasserbecken 18, von wo es über eine Pumpe 19 dem Verbraucher durch die Leitung 20 zugeführt werden kann.

Ein Dreikammer-Rohraufgeber 1 nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 hat folgende Arbeitsweise:
Beim Öffnen des bspw. als Hochdruck-Plattenschieber ausge­ führten Sperrorgans 8 der Kammer 2 bewirkt der Zustrom von Frisch- oder Kaltwasser aus der Hochdruck-Frischwasserlei­ tung 6, daß das in der Kammer 2 befindliche Grubenwasser unter Öffnung des Düsen-Rückschlagventils 10 in die Hoch­ druck-Grubenwasserleitung 16 gedrückt und durch diese zum Übertagebereich 5 gefördert wird.

Gleichzeitig ist aber auch das z.B. als Hochdruck-Platten­ schieber ausgeführte Sperrorgan 11 der Kammer 3 geöffnet, wodurch über die Pumpe 15 und die Niederdruck-Grubenwasser­ leitung 14 unter Öffnung des als Düsen-Rückschlagventil ausgelegten Sperrorgans 9 Grubenwasser bzw. Warmwasser in die Kammer 3 gelangt. Dieses Gruben- bzw. Warmwasser ver­ drängt dabei das in der Kammer 3 vorhandene Frischwasser bzw. Kaltwasser durch das geöffnete Sperrorgan 11 in die Niederdruck-Frischwasserleitung 17, von wo es dann in das Frischwasserbecken 18 gelangt.

Da sich die mit Frisch- bzw. Kaltwasser gefüllte Kammer 4 nach dem Druckausgleich in Bereitschaft zum Füllen mit Gru­ ben- bzw. Warmwasser befindet, sind dort noch alle Sperror­ gane 8 bis 11, nämlich sowohl die beiden fremdgesteuerten Hochdruck-Plattenschieber 8 und 11 als auch die selbsttätig arbeitenden Düsen-Rückschlagventile 9 und 10 geschlossen.

Es sei hier noch erwähnt, daß die die Sperrorgane 9 und 10 bildenden Düsen-Rückschlagventile jeweils den aus Fig. 2 ersichtlichen Aufbau erhalten können. Dabei sind die die Sperrorgane 9 bildenden Düsen-Rückschlagventile so zwischen die Kammern 2, 3 und 4 des Dreikammer-Rohraufgebers 1 und die Niederdruck-Grubenwasserleitung 14 eingebaut, daß sie in Richtung gegen die Niederdruck-Grubenwasserleitung hin selbsttätig fließen.

Hingegen haben die die Sperrorgane 10 bildenden Düsen-Rück­ schlagventile zwischen den Kammern 2, 3 und 4 des Dreikam­ mer-Rohraufgebers 1 sowie der Hochdruck-Grubenwasserleitung 16 eine Einbaulage, bei der sie in Richtung gegen die Kammer 2, 3 oder 4 selbsttätig in Geschlossenstellung gehen.

Da die Düsen-Rückschlagventile der Sperrorgane 9 und 10 jeweils selbsttätig, also ohne direkte Fremdsteuerung, ar­ beiten, sind ihre beiden möglichen Betriebsstellungen - Of­ fenstellung und Geschlossenstellung - allein abhängig vom jeweiligen Betriebszustand jeder einzelnen Kammer 2, 3 und 4 des Dreikammer-Rohraufgebers 1.

Es hat sich gezeigt, daß durch die Zuordnung der Düsen-Rück­ schlagventile einerseits zu der dem Grubenwasser oder Warm­ wasser zugeordneten Niederdruck-Füllseite als auch zu der dem Grubenwasser oder Warmwasser zugeordneten Hochdruck-Aus­ tragsseite jeder Kammer 2, 3 und 4 betriebsbedingte Druck­ stöße bzw. Wasserschläge im Gesamtsystem weitestgehend ver­ mieden werden können.

In Fig. 2 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Düsen-Rückschlagventils 21 gezeigt. Das Gehäuse 22 hat dabei einen Einlaßstutzen 23 und einen Auslaßstutzen 24. Koaxial zum Gehäuse 22 ist in diesem ein sich vom Einlaßstutzen 23 zum Auslaßstutzen 24 hin verjüngender Düsenkörper 25 vorge­ sehen.

Ein Ventilteller 26 ist wiederum koaxial zum Düsenkörper 25 geführt und steht in Richtung gegen einen dem Einlaßstutzen 23 nachgeordneten Sitzring 28 unter der Wirkung einer Schließfeder 27.

Nur wenn der am Einlaßstutzen 23 anstehende Mediendruck größer ist als die Rückstellkraft der auf den Ventilteller 26 wirkenden Feder 27, wird das Düsen-Rückschlagventil 21 geöffnet und läßt dann das unter Druck stehende Medium durchtreten.

Sinken Druck und Strömungsgeschwindigkeit des Mediums hinge­ gen unter die eingestellte Federkraft ab, dann bewegt sich der Ventilteller 26 sofort gegen den Sitzring und sperrt dadurch das Düsen-Rückschlagventil 21 gegen ein Rückströmen des Mediums zum Einlaßstutzen 23 hin ab.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Austausch von Gruben- bzw. Warmwasser und Frisch- bzw. Kaltwasser im Untertagebergbau mittels eines zwischen dem die übertägige Einspeisung des Frisch- bzw. Kaltwassers einerseits und die Förderung des Gruben- bzw. Warmwassers andererseits bildenden Hochdruck-Flüssig­ keitskreislaufs und dem untertägigen Niederdruck-Flüssigkeitskreis­ lauf angeordneten, den direkten und kontinuierlichen Austausch gewährleistenden, an den Enden der Kammern mit Sperrorganen versehenen Dreikammer-Rohraufgebers mit gleichbleibender Füll- und Entleerungsrichtung, bei welcher einerseits fremdbetätigte Sperrorgane und andererseits als Rückschlagventile wirkende, selbsttätige Sperrorgane vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ausschließlich an der dem Gruben- bzw. Warmwasser zugeordneten Niederdruck-Füllseite (14) und an der dem Gruben- bzw. Warmwasser zugeordneten Hochdruck-Austragsseite (16) jeder Kammer (2, 3, 4) des Dreikammer-Rohraufgebers (1) als Sperrorgane (9 und 10) Rückschlagventile vorgesehen sind, während zum Frisch- bzw. Kaltwasser hin sowohl der Hochdruck-Füllseite (6) als auch der Niederdruck-Austragsseite (17) jeder Kammer (2, 3, 4) des Dreikammer-Rohraufgebers (1) jeweils ein eigener, fremdgesteuerter Hochdruckschieber (8 und 11) zugeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Sperrorgane (9 und 10) bildenden Rückschlagventile als selbsttätige Düsen-Rückschlagventile ausgelegt sind.