EP1950376B1 - Dreikammer-Rohraufgeber - Google Patents

Dreikammer-Rohraufgeber Download PDF

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EP1950376B1
EP1950376B1 EP07022438A EP07022438A EP1950376B1 EP 1950376 B1 EP1950376 B1 EP 1950376B1 EP 07022438 A EP07022438 A EP 07022438A EP 07022438 A EP07022438 A EP 07022438A EP 1950376 B1 EP1950376 B1 EP 1950376B1
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tube
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pressure
water
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Ottmar Christian
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Siemag Tecberg GmbH
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F3/00—Cooling or drying of air
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F13/00—Transport specially adapted to underground conditions
    • E21F13/04—Transport of mined material in gravity inclines; in staple or inclined shafts

Definitions

  • the invention relates to a tube supplier, in particular three-chamber Rohraufgeber for the exchange of mine or hot water and fresh or cold water and / or quasi-continuous, hydraulic promotion of solids in underground mining, with a constant filling and emptying direction of his chamber at the tubular chamber has at its one end a cold water valve battery and at the other end a hot water valve battery comprising on the one hand filling and on the other hand for discharging each a high pressure and a low pressure line and provided for pressure build-up or pressure reduction, can be brought into a closed or open position blocking elements ,
  • Rohraufgeber or three-chamber Rohraufgeber have become known.
  • the continuous, hydraulic promotion over high altitudes to exchange the required in underground mining cold water with the costs incurred in underground hot water and also to promote turbid and solids containing liquids without difficulty, is achieved by the arranged at the ends of the chambers blocking elements by a corresponding circuit allow a continuous filling and promotion.
  • a device for water treatment in particular for seawater desalination, according to the principle of reverse osmosis.
  • a high-pressure water stream is fed to an osmosis system and separated into pressureless pure water and in relation to the inlet pressure still under high pressure concentrate, the concentrate of energy recovery can serve.
  • Both at the valve manifolds of the cold water side and the hot water side are at the transition from a large diameter owning high-pressure tube chambers, also called exchange chambers, to the small size of the high pressure / low pressure hot water battery or high pressure / low pressure cold water battery to distribute the water used on the low pressure or high pressure line tees.
  • These are screwed with large flanges to corresponding end flanges of the tube chamber.
  • This Flanschverschraubung requires due to the design-related design of the conventional three-chamber Rohraufgeber very long screws, which are also only difficult to install due to space.
  • the high-pressure and low-pressure lines are screwed via flange with the T-piece, which in turn also very long screws are needed.
  • a tee is veryweld and very expensive to manufacture, it is based with its flange on DIN components, which must be complied with in the distribution of water compelling dependencies.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a generic pipe feeder, especially three-chamber pipe feeder, without the disadvantages mentioned, in particular to make the distribution of water at the ends of the tube chamber with less effort and variable.
  • a transition block is formed therein formed through hole and branching off this transverse bore.
  • transition block according to the invention does not require DIN parts, there is a particular advantage that there are no restrictions or constrictions in the hub of the distribution holes due to the no longer required flanges and thus in particular significantly larger (up to 30%) bore diameter are possible. This makes it possible to achieve a flow velocity which is significantly reduced in this area, which correspondingly improves the overall flow efficiency of the three-chamber tube feeder. This is then noticeable in the more favorable energy consumption of the primary and secondary circulation pumps.
  • transition block according to the invention can be further developed into a multi-functional component, because it can be provided according to advantageous embodiments of the invention readily with a vent hole for the tube chamber and a connection for a pressure compensating cylinder and a hydraulic cylinder connection for actuating the locking member.
  • Fig. 1 shown three-chamber Rohraufgeber 1 with its chambers 2, 3 and 4 is arranged and designed so that it can connect a high-pressure circuit HD and a low-pressure circuit ND in a direct and continuous exchange, on the one hand fresh water or cold water from the surface area in to promote the underground area and on the other hand mine water or hot water from the underground area in the surface area.
  • Fresh water or cold water is fed from the surface area 5 through the high-pressure line into the underground area 7 and fed to the chambers 2, 3, 4 of the three-chamber feed tube 1.
  • the pressure build-up and also the pressure reduction in the chambers 2, 3, 4 of the three-chamber Rohraufgebers 1 is made by blocking members 8 to 11, which are associated with each chamber and work in part with serving for their control switches (not shown) and devices ,
  • the mine or hot water is fed via the low-pressure pit water line 14 to the chambers 2, 3, 4 of the three-chamber feed tube 1 in countercurrent to the fresh or cold water. Since there is a continuous filling of the chambers 2 to 4 or a continuous promotion by the three-chamber tube feeder 1, a central control system is provided in which the signals from timers and / or integrators by contact pressure gauge and by limit switches of the locking members 8 and 11 with a Sequential control are triggered.
  • the chamber 3 is filled with mine or hot water.
  • the chamber 4, however, is filled with fresh or cold water and is in readiness for filling with mine or hot water.
  • each outer end of the tube chambers 2, 3, 4 with a through a Weld 20 provided attached transition block 21.
  • the lines HD-KW and ND-KW or HD-WW and ND-WW communicating with one another and with the tube chambers 2, 3, 4 are fastened by screwing directly into the respective transition block 21.
  • the massive, rectangular or cuboid transition block 21 has the required screw-in bores 22 on the corresponding block sides (cf. Fig. 4 ).
  • Fig. 4 The construction of the solid, compact transition block 21 as a multi-functional component is in Fig. 4 while, on the other hand, the Fig. 5 a previously common T-distribution piece 23 of the prior art reproduces. This is not only very large building and consuming to assemble, but is subject by in particular a flange 24 for attachment to the tube chambers 2, 3 and 4 of an indispensable structural and functional in terms of flow conditions dependence. It can be seen in Fig. 5 Furthermore, that the connection of the T-manifold 23 to the high pressure or low pressure line requires further connections via flanges 25.
  • the in Fig. 4 illustrated, compact transition block 21 integrates a in the flow direction of the tube chambers 2, 3, 4 flowing through water extending through hole 26 to which either the line ND-KW (on the cold water side K) or the line HD-WW (on the hot water side W) , and a branched off from the through hole 26 transverse bore 27 for distributing the water on either the line HD-KW or ND-WW.
  • the transition block 21 is also immediately provided with a vent hole 28 and further has a connection 29 for a pressure compensation slide and also a hydraulic cylinder port 30, the hydraulic cylinder 31 is in Fig. 3 to detect, for actuating a blocking member or valve 32. Depending on whether the valve 32 is open or closed, the water flows over the through hole 26 or the transverse bore 27 in the respective water cycle.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Rohraufgeber, insbesondere Dreikammer-Rohraufgeber zum Austausch von Gruben- bzw. Warmwasser und von Frisch- bzw. Kaltwasser und/oder zur quasi kontinuierlichen, hydraulischen Förderung von Feststoffen im Untertagebergbau, mit gleich bleibender Füll- und Entleerungsrichtung seiner Kammer, bei dem die Rohrkammer an ihrem einen Ende eine Kaltwasserventilbatterie und an dem anderen Ende eine Warmwasserventilbatterie aufweist, umfassend zum einerseits Füllen sowie andererseits zum Austragen jeweils eine Hochdruck- und eine Niederdruckleitung und zum Druckaufbau bzw. zum Druckabbau vorgesehene, in eine Schließ- oder Offenstellung bringbare Sperrorgane.
  • Durch die DE 39 26 464 C2 oder DE 43 11 277 C2 sind solche Rohraufgeber bzw. Dreikammer-Rohraufgeber bekannt geworden. Die kontinuierliche, hydraulische Förderung über große Höhen, um das im Untertagebau erforderliche Kaltwasser mit dem im Untertagebau anfallenden Warmwasser auszutauschen sowie auch Trüben und Feststoffe enthaltende Flüssigkeiten ohne Schwierigkeiten zu fördern, wird erreicht, indem die an den Enden der Kammern angeordneten Sperrorgane durch eine entsprechende Schaltung eine kontinuierliche Füllung und Förderung erlauben. Abgesehen von der Nutzung im Bergbau kommen derartige Rohraufgeber auch in Verbindung mit einer Vorrichtung zur Wasseraufbereitung, insbesondere zur Meerwasserentsalzung, nach dem Prinzip der Umkehr-Osmose zum Einsatz. Hierbei wird einer Osmose-Anlage ein Hochdruck-Wasserstrom zugeleitet und in druckloses Reinwasser sowie in ein gegenüber dem Eingangsdruck noch unter Hochdruck stehendes Konzentrat getrennt, wobei das Konzentrat der Energierückgewinnung dienen kann.
  • Sowohl bei den Ventilbatterien der Kaltwasserseite als auch der Warmwasserseite werden beim Übergang von den eine große Nennweite besitzenden Hochdruck-Rohrkammern, auch Austauschkammern genannt, auf die kleine Nennweite der Hochdruck-/Niederdruck-Warmwasserbatterie bzw. Hochdruck-/Niederdruck-Kaltwasserbatterie zur Verteilung des Wassers auf die Niederdruck- bzw. Hochdruckleitung T-Stücke eingesetzt. Diese werden mit großen Flanschen an entsprechende Endflansche der Rohrkammer angeschraubt. Diese Flanschverschraubung erfordert aufgrund der konstruktionsbedingten Bauweise der herkömmlichen Dreikammer-Rohraufgeber sehr lange Schrauben, die platzbedingt zudem nur beschwerlich zu montieren sind. Weiterhin sind auch die Hochdruck- und Niederdruckleitungen über Flanschverbindungen mit dem T-Stück verschraubt, wozu ebenfalls wiederum sehr lange Schrauben benötigt werden. Abgesehen davon, daß ein solches T-Stück sehr großbauend und in der Herstellung sehr aufwendig ist, basiert es mit seinen Flanschanschlüssen auf DIN-Bauteilen, wodurch bei der Wasserverteilung zwingende Abhängigkeiten eingehalten werden müssen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Rohraufgeber, insbesondere Dreikammer-Rohraufgeber, ohne die genannten Nachteile zu schaffen, insbesondere die Verteilung des Wassers an den Enden der Rohrkammer mit weniger Aufwand und variabler zu gestalten.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an den Enden der Rohrkammer bzw. -kammern zur Verteilung des Wassers auf die Hochdruckleitung oder die Niederdruckleitung ein Übergangsblock mit darin ausgebildeter Durchgangsbohrung und von dieser abzweigender Querbohrung angeordnet ist. Indem somit von der jahrzehntelangen Praxis der T-Stücke abgewichen und die Verteilungsbohrungen unmittelbar in einem in sich geschlossenen Block ausgebildet werden, lassen sich mehrere Vorteile gleichzeitig erreichen. Der rechteckige bzw. quaderförmige Übergangsblock lässt sich sehr einfach herstellen, ohne Verschraubung montieren, nämlich nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung durch eine Schweißverbindung an dem Rohrkammerende befestigen. Der Übergangsblock selbst benötigt keine Flansche mehr und ermöglicht auch eine einfache Anbringung der Hochdruck- und Niederdruckleitung, die sich nämlich mit direkt in dem Übergangsblock endenden, zudem sehr viel kürzeren als üblichen Schrauben einfach montieren lassen. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Übergangsblocks lässt sich der Material- und Fertigungsaufwand gegenüber den bisherigen T-Stücken nahezu halbieren.
  • Da der erfindungsgemäße Übergangsblock keine DIN-Teile erforderlich macht, besteht ein besonderer Vorteil darin, daß im Knotenpunkt der Verteilerbohrungen aufgrund der nicht mehr benötigten Flansche keine Beschränkungen bzw. Einengungen mehr vorliegen und somit insbesondere deutlich größere (bis zu 30%) Bohrungsdurchmesser möglich sind. Damit lässt sich eine in diesem Bereich deutlich reduzierte Strömungsgeschwindigkeit erreichen, was den Gesamtströmungswirkungsgrad des Dreikammer-Rohraufgebers entsprechend verbessert. Das macht sich dann bemerkbar im günstigeren Energieverbrauch der Primär- und Sekundärkreislaufpumpen.
  • Der erfindungsgemäße Übergangsblock lässt sich noch weiter zu einem Multifunktions-Bauteil ausbilden, weil er sich nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung sogleich auch mit einer Entlüftungsbohrung für die Rohrkammer und einem Anschluß für einen Druckausgleichszylinder sowie einen Hydraulikzylinderanschluß zur Betätigung des Sperrorgans versehen lässt.
  • Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen anhand eines im Untertagebereich angeordneten Dreikammer-Rohraufgebers dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung eines Dreikammer-Rohraufgebers mit den in Verbindung stehenden Hochdruck- und Niederdruck-Flüssigkeitskreisläufen;
    Fig. 2
    als Einzelheit eine Vorderansicht eines Dreikammer-Rohraufgebers mit an den Rohrkammerenden angeschweißten Übergangsblöcken zur Wasserverteilung;
    Fig. 3
    den Gegenstand der Fig. 2 in der Draufsicht;
    Fig. 4
    als Einzelheit einen Übergangsblock, in einer Vorderansicht; und
    Fig. 5
    ein Wasserverteilungs-T-Stück nach dem Stand der Technik.
  • Ein im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 gezeigter Dreikammer-Rohraufgeber 1 mit seinen Kammern 2, 3 und 4 ist so angeordnet und ausgebildet, daß er in einem direkten und kontinuierlichen Austausch einen Hochdruck-Kreislauf HD und einen Niederdruck-Kreislauf ND verbinden kann, um einerseits Frischwasser oder Kaltwasser aus dem Übertagebereich in den Untertagebereich und andererseits Grubenwasser oder Warmwasser aus dem Untertagebereich in den Übertagebereich zu fördern.
  • Vom Übertagebereich 5 wird dabei Frischwasser oder Kaltwasser durch die Hochdruckleitung in den Untertagebereich 7 eingespeist und den Kammern 2, 3, 4 des Dreikammer-Rohraufgebers 1 zugeführt. Der Druckaufbau und auch der Druckabbau in den Kammern 2, 3, 4 des Dreikammer-Rohraufgebers 1 wird durch Sperrorgane 8 bis 11 vorgenommen, die einer jeden Kammer zugeordnet sind und zum Teil mit zu ihrer Steuerung dienenden (nicht dargestellten) Schaltern und Geräten zusammen arbeiten.
  • Das Gruben- bzw. Warmwasser wird über die Niederdruck-Grubenwasserleitung 14 den Kammern 2, 3, 4 des Dreikammer-Rohraufgebers 1 im Gegenstrom zum Frisch- bzw. Kaltwasser zugeführt. Da durch den Dreikammer-Rohraufgeber 1 eine kontinuierliche Füllung der Kammern 2 bis 4 bzw. eine kontinuierliche Förderung stattfindet, ist ein zentrales Steuersystem vorgesehen, in dem die Signale von Zeitgliedern und/oder Integratoren durch Kontaktmanometer sowie durch Endschalter der Sperrorgane 8 und 11 mit einer Folgesteuerung ausgelöst werden.
  • Während die Kammer 2 das Gruben- bzw. Warmwasser über eine Hochdruck-Grubenwasserleitung 16 in den Übertagebereich fördert, wird die Kammer 3 mit Gruben- bzw. Warmwasser gefüllt. Die Kammer 4 ist hingegen mit Frisch- bzw. Kaltwasser gefüllt und befindet sich in Bereitschaft zur Füllung mit Gruben- bzw. Warmwasser.
  • Das aus den Kammern 2, 3 und 4 des Dreikammer-Rohraufgebers 1 in den Niederdruckbereich ND eingespeiste Frisch- bzw. Kaltwasser gelangt über die Niederdruck-Frischwasserleitung 17 zum Verbraucher. Die Förderung des Wassers geschieht über an die Leitungen angeschlossene, nicht gezeigte Pumpen.
  • Wie sich näher der Fig. 2 entnehmen lässt, die zur Durchsatzerhöhung zwei in Reihe nebeneinander geschaltete Dreikammer-Rohraufgeber 1 a, 1 b (vgl. Fig. 3) zeigt, ist an den Enden der Rohrkammern 2, 3, 4 sowohl der Kaltwasserseite K als auch der Warmwasserseite W eine Kaltwasserventilbatterie 18 bzw. eine Warmwasserventilbatterie 19 ausgebildet. Über diese sind die Rohrkammern 2, 3, 4 zum Befüllen und zum Entleeren sowie zum Druckaufbau und zum Druckabbau mit einerseits der Hochdruckkaltwasserleitung HD-KW und der Niederdruckkaltwasserleitung ND-KW bzw. der Hochdruckwarmwasserleitung HD-WW und der Niederdruckwarmwasserleitung ND-WW verbunden. Zur Verteilung des Wassers ist jedes außen liegende Ende der Rohrkammern 2, 3, 4 mit einem durch eine Schweißverbindung 20 daran befestigten Übergangsblock 21 versehen. Die miteinander und mit den Rohrkammern 2, 3, 4 kommunizierenden Leitungen HD-KW und ND-KW bzw. HD-WW und ND-WW sind durch Einschrauben direkt in den jeweiligen Übergangsblock 21 befestigt. Der massive, rechteckige oder quaderförmige Übergangsblock 21 besitzt dazu an den entsprechenden Blockseiten die erforderlichen Einschraubbohrungen 22 (vgl. Fig. 4).
  • Der Aufbau des massiven, kompakten Übergangsblockes 21 als Multifunktionsbauteil ist in Fig. 4 gezeigt, während demgegenüber die Fig. 5 ein bisher übliches T-Verteilungsstück 23 des Standes der Technik wiedergibt. Dieses ist nicht nur sehr groß bauend und aufwendig zu montieren, sondern unterliegt durch insbesondere eine Flanschverbindung 24 zum Anbau an die Rohrkammern 2, 3 und 4 einer unabdingbaren baulichen und hinsichtlich der Strömungsbedingungen funktionalen Abhängigkeit. Zu erkennen ist in Fig. 5 weiterhin, daß auch die Anbindung des T-Verteilerstückes 23 an die Hochdruck- bzw. Niederdruckleitung weitere Verbindungen über Flansche 25 erfordert.
  • Im Gegensatz zu diesem T-Verteilungsstück 23 weist der in Fig. 4 dargestellte, kompakte Übergangsblock 21 integriert eine sich in Strömungsrichtung des die Rohrkammern 2, 3, 4 durchfließenden Wassers erstreckende Durchgangsbohrung 26, an die entweder die Leitung ND-KW (auf der Kaltwasserseite K) oder die Leitung HD-WW (auf der Warmwasserseite W), und eine sich von der Durchgangsbohrung 26 abzweigende Querbohrung 27 zur Verteilung des Wassers auf entweder die Leitung HD-KW oder ND-WW auf. Zur Entlüftung der Rohrkammer 2, 3, 4 ist der Übergangsblock 21 sogleich außerdem mit einer Entlüftungsbohrung 28 versehen und weist weiterhin einen Anschluß 29 für einen Druckausgleichsschieber sowie zudem einen Hydraulikzylinderanschluß 30, der Hydraulikzylinder 31 ist in Fig. 3 zu erkennen, zur Betätigung eines Sperrorgans bzw. Ventils 32 auf. Je nachdem, ob das Ventil 32 geöffnet oder geschlossen ist, strömt das Wasser über die Durchgangsbohrung 26 oder die Querbohrung 27 in den jeweiligen Wasserkreislauf ein.

Claims (5)

  1. Rohraufgeber, insbesondere Dreikammer-Rohraufgeber (1) zum Austausch von Gruben- bzw. Warmwasser und von Frisch- bzw. Kaltwasser und/oder zur quasi kontinuierlichen, hydraulischen Förderung von Feststoffen im Untertagebergbau, mit gleich bleibender Füll-und Entleerungsrichtung seiner Kammer, bei dem die Rohrkammer (2, 3, 4) an ihrem einen Ende eine Kaltwasserventilbatterie (18) und an dem anderen Ende eine Warmwasserventilbatterie (19) aufweist, umfassend zum einerseits Füllen sowie andererseits zum Austragen jeweils eine Hochdruck- und eine Niederdruckleitung (HD, ND) und zum Druckaufbau bzw. zum Druckabbau vorgesehene, in eine Schließ- oder Offenstellung bringbare Sperrorgane (32),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass an den Enden der Rohrkammer bzw. -kammern (2, 3, 4) zur Verteilung des Wassers auf die Hochdruckleitung (HD) oder die Niederdruckleitung (ND) ein massiver und kompakter Übergangsblock (21) mit darin ausgebildeter Durchgangsbohrung (26) und von dieser abzweigender Querbohrung (27) angeordnet ist.
  2. Rohraufgeber nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Übergangsblock (21) mit einer Entlüftungsbohrung (28) für die Rohrkammer (2, 3, 4) versehen ist.
  3. Rohraufgeber nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Übergangsblock (21) einen Anschluss (29) für einen Druckausgleichsschieber aufweist.
  4. Rohraufgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Übergangsblock (21) zur Betätigung des Sperrorgans (32) einen Hydraulikzylinderanschluss (30) aufweist.
  5. Rohraufgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Übergangsblock (21) mit dem Rohrkammerende verschweißt ist.
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