DE2557873C2 - Verfahren und Anordnung zum hydraulischen Fördern von Feststoffen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum hydraulischen Fördern von Feststoffen unter Bildung eines Schlamms auf der Basis von Feststoffpartikeln und Trägerflüssigkeit sowie Transport dieses Schlamms durch eine Rohrleitung, bei dem einerseits eine Trägerflüssigkeit und andererseits Feststoffpartikeln ohne Trägerflüssigkeit in einen Sumpf eingeführt werden und ein Schlamm aus Trägerflüssigkeit und Feststoffpartikeln aus dem Sumpf heraus und durch die Rohrleitung hindurch gepumpt wird, sowie Anordnungen zum Durchführen eines solchen Verfahrens.

Die Erfindung bezieht sich also allgemein auf Methoden und Systeme für die hydraulische Förderung von Feststoffen und spezieller, aber nicht ausschließlich ho auf Methoden und Systeme für die Bildung eines Schlamms aus Feststoff und Trägerflüssigkeit und für die Weiterbeförderung eines solchen Schlamms durch eine Rohrleitung.

Im Bergbau und beim Transport von Mineralstoffen wie Kohle sowohl wie in anderen Anwendungsfällen, bei denen Feststoffe zu entfernten Plätzen transportiert werden müssen, ist in neuerer Zeit die Methode des hydraulischen Transports dieser Feststoffe, also die Überführung der Feststoffe in einen Schlamm mit anschließendem Pumpen dieses Schlamms durch eine Rohrleitung zum jeweiligen Bestimmungsort für die Feststoffe, entwickelt und mit einigem Erfolg in Anwendung gebracht worden. Solche hydraulische Fördersysteme enthalten im allgemeinen einen Mischbehälter, in den die zu transportierenden Feststoffe nach Zerkleinerung in Stücke von passender Größe eingebracht und in dem sie mit einem Strom einer Trägerflüssigkeit kombiniert werden, um einen pumpfähigen Schlamm zu bilden. Dieser Schlamm wird dann durch eine Rohrleitung hindurch in kontinuierlichem Strom zu einem entfernten Bestimmungsort gepumpt Dabei werden der Durchsatz an durch die Rohrleitung hind'jrchgepumptem Schlamm sowie die Konzentration der darin enthaltenen Feststoffe überhaupt nicht oder nur von Hand oder allenfalls noch teilweise automatisch geregelt und es ergeben sich immer dann Schwierigkeiten, wenn die Feststoffkonzentration im Schlamm zu hoch oder der Schlammdurchsatz durch die Rohrleitung zu niedrig wird, da beide Gegebenheiten dazu führen, daß sich Feststoffpartikeln aus dem Schlamm absetzen und in der Rohrleitung ablagern. Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten werden die bisher eingesetzten Fördersysteme vielfach mit extrem hohem Schlammdurchsatz betrieben, ohne daß sich dadurch jedoch die auftretenden Probleme wirksam beseitigen ließen.

Beim hydraulischen Transport von Mineralstoffen wie Kohle von einer Abbaustelle in einem Bergwerk zu einem innerhalb oder außerhalb des Bergwerks gelegenen Lagerplatz werden die mit der Regelung der Feststoffkonzentration im Schlamm und der Schlammgeschwindigkeit in der Transportleitung verbundenen Probleme besonders akut. Da die Abbaumaschinen für den Kohleabbau vor Ort keinen konstanten Kohlefluß liefern, fällt die in Stücke passender Größe gebrochene und so in den Schlammsumpf für die Bildung eines Schlamms aus Kohle und Trägerflüssigkeit eingetragene Kohle mit stark wechselndem Durchsatz an, und entsprechend variiert die Kohlekonzentration im Schlamm in einem weiten Bereich, der sich vielfach von 0 bis zu mehr als 50 Volumenprozent erstreckt. Bisher ist für den Durchsatz der mit der stückigen Kohle zur Schlammbildung im Schlammsumpf zu kombinierenden Trägerflüssigkeit nur eine Regelung von Hand vorgesehen, und der Schlammdurchsatz durch die Transportleitung variiert, woraus sich vielfach Schwierigkeiten in Verbindung mit Leitungsverstopfungen ergeben haben, die auf zu hohe Feststoffkonzentrationen im Schlamm oder auf zu niedrige Strömungsgeschwindigkeiten für den Schlammstrom bzw. auf zu geringe Schlammdurchsätze in der Transportleitung zurückzuführen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie sich die bisher in Verbindung mit einer unzureichenden Kontrolle der Feststofficonzentration im Schlamm und des Schlammdurchsatzes durch die Transportleitung ergebenden Schwierigkeiten durch eine automatische Kompensation von Änderungen im Durchsatz der zur Schlammbildüng in den Schlammsumpf eingebrachten Feststoffpartikeln beheben lassen. Ziel der Erfindung ist dabei zum einen ein im wesentlichen konstanter Wert für den Schlammdurchsatz durch die Transportleitung und zum anderen eine automatische Regelung der Feststoffkonzentration im Schlamm auf einen im wesentlichen konstanten Wert.

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe besteht auseehend von einem Verfahren der

eingangs erwähnten Art für die hydraulische Förderung von Feststoffen darin, daß der Durchsatz für die in kontinuierlichem Strom in den Sumpf eingeleitete Trägerflüssigkeit in umgekehrtem Verhältnis zu Änderungen im Durchsatz für die in den Sumpf eingeführten Feststoffpartikeln geändert wird.

Eine erfindungsgemäß ausgebildete Anordnung zum hydraulischen Fördern von Feststoffen ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Schlammsumpf mit einem Einlaß für Feststoffpartikeln, einem Einlaß für Trägerflüssigkeit und einem Auslaß für Schlamm, eine einerseits mit dem Trägerflüssigkeitseinlaß des Schlammsumpfes und andererseits mit einer Quelle für Trägerflüssigkeit verbundene erste Leitung, einen am Schlammsumpf angebrachten Flüssigkeitsstandsregler '5 für die Erzeugung eines dem Anstieg und Abfall des Pegels für den im Schlammsumpf gebildeten Schlamm umgekehrt proportionalen Signals, ein in der ersten Leitung Hegendes und mit dem Flüssigkeitsstandsregler betriebsmäßig verbundenes Durchflußregelventil für die Einstellung des Durchsatzes für die durch die erste Leitung fließende Trägerflüssigkeit in Entsprechung zu dem vom Flüssigkeitsstandsregler erzeugten Signal, eine Schlammpumpe mit einem Ansauganschluß und einem Austrittsstutzen, eine zwischen dem Schlamm- ²S auslaß des Schlammsumpfes und dem Ansauganschluß der Schlammpumpe liegende zweite Leitung und eine an den Austrittsstutzen der Schlammpumpe angeschlossene dritte Leitung für den Weitertransport des Schlamms aufweist.

Die Erfindung liefert Verfahren und Anordnungen zur Bildung eines Schlamms aus Feststoffpartikeln und Trägerflüssigkeit und zum Transport eines solchen Schlamms durch eine Leitung, bei denen ein kontinuierlicher Trägerflüssigkeitsstrom in einen Sumpf eingeleitet wird und außerdem zu transportierende Feststoffpartikeln in den Sumpf eingetragen werden, so daß sich in diesem Sumpf ein pumpfähiger Schlamm aus Feststoff und Trägerflüssigkeit bildet, der dann für seinen Weitertransport aus dem Sumpf heraus und in eine Leitung hinein gepumpt wird. Dabei wird der Durchsatz für den in den Sumpf eingeleiteten Trägerflüssigkeitsstrom umgekehrt proportional zu Änderungen im Durchsatz für die in den Sumpf eingetragenen Feststoffpartikeln variiert, so daß der Durchsatz für den im Sumpf gebildeten Schlamm im wesentlichen gleich dem Durchsatz für den aus dem Sumpf herausgepumpten Schlamm gehalten wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sowie Anwendungsmöglichkeiten sowohl für das erfindungsgemäße Verfahren als auch für die erfindungsgemäß ausgebildete Anordnung zu dessen Durchführung sind im einzelnen jeweils in Unteransprüchen gekennzeichnet

In bevorzugter Durchführung umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren für die Bildung eines Schlamms aus Feststoffpartikeln und Trägerflüssigkeit sowie Weitertransport dieses Schlamms durch eine Leitung folgende Schritte:

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Einleiten eines kontinuierlichen Stroms der Trägerflüssigkeit in einen Sumpf mit solchem Durchsatz, daß sich bei Kombination mit dem maximalen Durchsatz an zu transportierenden Feststoffpartikeln ein pumpfähiger Schlamm aus Feststoff und 6s Trägerflüssigkeit ergibt.

Eintragen der zu transportierenden Feststoffpartikeln in den Sumpf, so daß darin ein Schlamm aus Feststoffpartikeln und Trägerflüssigkeit gebildet wird,

Herauspumpen von Schlamm aus dem Sumpf und in die Transportleitung hinein und
Variation der Durchflußmenge für den in den Sumpf eingeleiteten Trägerflüssigkeitsstrom in umgekehrtem Verhältnis zu Änderungen im Durchsatz für die in den Sumpf eingetragenen Feststoffpartikeln, so daß der Durchsatz für den im Sumpf gebildeten Schlamm im wesentlichen gleich dem Durchsatz für den aus dem Sumpf herausgepumpten Schlamm gehalten wird.

Die Verfahren und Anordnungen gemäß der Erfindung sind für alle Anwendungsfälle von Nutzen, bei denen der Wunsch besteht, in stückiger Form vorliegende Feststoffe dadurch zu transportieren, daß diese Feststoffpartikeln in einer Trägerflüssigkeit suspendiert werden und der sich dabei ergebende Schlamm durch eine Rohrleitung gepumpt wird. Ganz besonders aber eignen sie sich beim Abbau von Kohle oder anderen Mineralstoffen für einen kontinuierlichen Abtransport der frisch abgebauten Kohle oder Mineralstoffe in Schlammform vom Aufstellungsort einer Abbaumaschine im Bergwerk zu einem Lagerplatz innerhalb oder außerhalb des Bergwerks.

In der herkömmlichen Bergbautechnik werden die abgebauten Kohle oder Mineralerze im allgemeinen auf mechanischem Wege von der Abbaustelle vor Ort zu einem Fördersystem gebracht, das ihren Weitertransport aus der Grube heraus übernimmt. Die Abbauprodukte werden also von der Abbaumaschine in Loren oder Grubenhunde oder ähnliche Einrichtungen eingeführt und mit deren Hilfe eine kurze Strecke weit zu einem endlosen Förderband oder einem ähnlicher Fördergerät verbracht, von wo aus sie dann zu einem Hauptbahnsystem oder einem Hauptfördersystem gelangen. Da diese herkömmlichen Fördersysteme ein mehrfaches Ein- und Umladen der abgebauten Kohle und Mineralerze vor deren Eintreffen am gewünschter Lagerplatz mit sich bringen, können sie im allgemeiner mit dem Ausstoß moderner, kontinuierlich arbeitender Abbaumaschinen nicht Schritt halten, und dementsprechend lassen sich diese Abbaumaschinen dann nicht mil maximalem Wirkungsgrad betreiben.

In neuerer Zeit sind nun Systeme entwickelt und mil gewissem Erfolg eingesetzt worden, bei denen die Kohle und Mineralerze auf hydraulischem Wege vor der Abbaustelle vor Ort entweder zu einer innerhalb dei Grube für ihre Weiterverarbeitung vorgesehenen Stelle oder zu einem Lagerplatz außerhalb der Grube verbracht werden. Im allgemeinen gehört zu dieser Systemen am oder nahe dem Aufstellungsort dei Abbaumaschine ein Schlammbereiter mit einei Schlammpumpe für den weiteren Schlammtransport Außerdem ist im allgemeinen ein Brechwerk vorgesehen, das die anfallenden Rohprodukte auf eine solche Größe bringt, daß sie sich in einer Trägerflüssigkeit ir Suspension bringen lassen. Aus dem Brechwerk werder die gebrochenen Stücke in einen Mischtank eingetragen, in dem sie mit einem Trägerflüssigkeitsstroir kombiniert werden, und der dabei gebildete Schlamrr wird über eine Leitung, die auch als flexible Schlauchlei tung ausgeführt sein kann, aus dem Sumpf abgepumpt Ober die Leitung gelangt der Schlamm zu seinerr Bestimmungsort innerhalb oder außerhalb der Grube und dort erfolgt dann eine Wiederaufspaltung de! Schlamms, also eine Abtrennung der suspendierter

Kohle- oder Mineralerzpartikeln von der Trägerflüssigkeit, worauf diese Trägerflüssigkeit wieder in den Kreislauf zurückgeführt wird. Bisher werden solche Systeme zum hydraulischen Fördern von Feststoffen mit Handsteuerung betrieben, d. h. der Durchsatz für die Trägerflüssigkeit und die Schlammqualität werden von Hand geregelt.

Mit der Erfindung werden Verfahren und Anordnungen geschaffen, bei denen die Bildung des Schlamms aus Feststoffpartikeln und Trägerflüssigkeit und der Transport dieses Schlamms durch die Leitung so geschieht, daß die Feststoffkonzentration im Schlamm und die Schlammgeschwindigkeit in der Transportleitung automatisch oder halbautomatisch geregelt werden.

Für die weitere Erläuterung der Erfindung wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäß ausgebildete Anordnungen zum hydraulischen Fördern von Feststoffen jeweils in Form schematisch gehaltener Blockschaltbilder veranschaulicht sind, wie sie zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens benutzt werden können; dabei zeigt in der Zeichnung

F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine solche Anordnung und

Fig.2 eine Alternativausführung für eine solche Anordnung.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung 10 weist ein Brechwerk 12 auf, das die zu fördernden Feststoffe als Rohmaterial von einer Quelle dafür, wie beispielsweise einer kontinuierlich arbeitenden Abbaumaschine, zügeführt erhält und sie zu Feststoffpartikeln solcher Größe aufbricht, daß sie sich in einer Trägerflüssigkeit suspendieren lassen, d. h. also, daß sich auch noch aus den größten aus dem Brechwerk 12 kommenden Feststoffpartikeln zusammen mit der Trägerflüssigkeit ein pumpfähiger Schlamm bilden läßt. Aus dem Brechwerk 12 werden die Feststoffpartikeln mittels eines Förderers 15 in einen Schlammsumpf 14 eingetragen. Eine Leitung 16 für die Einleitung eines Trägerflüssigkeitsstroms in den Schlammsumpf 14 ist zum einen damit und zum anderen mit der Quelle für Trägerflüssigkeit verbunden, wobei diese Trägerflüssigkeit bei Anwendung der Anordnung 10 im Bergbau in der Regel Trägerflüssigkeit ist, die vom Endpunkt der Förderstrecke zurückkommt, wo die Feststoffpartikeln aus dem transportierten Schlamm entfernt worden sind. An einem Schlammauslaß ist an den Schlammsumpf 14 eine zweite Leitung 18 angeschlossen, die zum Ansauganschluß einer Schlammpumpe 20 führt und zum Abpumpen von im Sumpf 14 gebildetem Schlamm aus Feststoffpartikeln und Trägerflüssigkeit dient Eine an den Austrittsstutzen der Schlammpumpe 20 angeschlossene dritte Leitung 22 schließlich führt zum Endpunkt der Förderstrecke und dient als Transportleitung für den Weitertransport des Schlamms.

In die Leitung 22 ist eine Strömungsuhr 24 zum Messen des Durchsatzes an durch die Leitung 22 hindurchgepumptem Schlamm eingefügt Die Strömungsuhr 24 ist betriebsmäßig mit einem üblichen Durchsatzregler 26 verbunden, der wiederum eine betriebsmäßige Verbindung zu einem Pumpengeschwindigkeitsregler 19 hat, der an der Schlammpumpe 20 angebracht ist In die erste Leitung 16 ist ein Durchflußregelventil 28 eingefügt, das in betriebsmäßiger Verbindung mit einem Pegelstandsregelsystem 30 steht Als solches Pegelstandsregelsystem 30 kann eines von zahlreichen bekannten Pegelstandsregelsystemen verwendet werden, und es enthält einen am Schlammsumpf 14 angebrachten Pegelstandsdetektor 29, der eir Steuersignal erzeugt, das dem Ansteigen und Abfaller des Flüssigkeitspegels im Schlammsumpf 14 proportional ist Dieses Signal gibt der Pegelstandsdetektor 29 ar einen Pegelstandsregler 31 ab, der seinerseits ein dazt umgekehrt proportionales Steuersignal erzeugt, das ah Steuersignal für den Betrieb des Durchflußregelventil! 28 dient

Wie bereits erwähnt kann die Anordnung 10 füi verschiedene Anwendungsfälle eingesetzt werden, bei denen Feststoffe in Schlammform transportiert werder sollen und wo der Wunsch besteht, daß der Durchsatz für den transportierten Schlamm im wesentlicher konstant bleiben soll. Wenn die Anordnung 10 im Bergbau mit Einsatz einer kontinuierlich arbeitenden Abbaumaschine verwendet wird, kennen das Brechwerk 12, der Schlammsumpf 14 und die Schlammpumpe 20 feststehend nahe der Abbaumaschine aufgestellt werden, vorzuziehen ist es jedoch, sie auf einem beweglichen Träger zu montieren, der sich dann im Verein mit der Abbaumaschine verschiebt Bei diesel Anwendung wird das Brechwerk 12 so aufgestellt, daC das von der Abbaumaschine angelieferte Rohmaterial unmittelbar in das Brechwerk 12 fällt, und die Leitunger 16 und 22 bestehen zumindest zum Teil aus flexibler Schläuchen, so daß sich die Apparatur frei mit der Abbaumaschine mitbewegen kann.

Über die Leitung 16 wird ein kontinuierlicher Strom von Trägerflüssigkeit in den Schlammsumpf 14 eingeleitet, und mittels eines Förderers 15 werden Feststoffpartikeln aus dem Brechwerk 12 in den Schlammsumpf 14 eingetragen. Dabei versteht es sich, daß der Durchsatz für die in den Schlammsumpf 14 eingetragenen Feststoffpartikeln in Abhängigkeit von verschiedener Faktoren, die wie beispielsweise Änderungen in der relativen Härte der abzubauenden Feststoffe das Arbeiten der Abbaumaschine beeinflussen, erheblich variiert Der Schlammsumpf 14 ist in Größe und Form so ausgelegt, daß die eingetragenen Feststoffpartikeln darin mit dem eingeleiteten Trägerflüssigkeitsstrom kombiniert werden, um einen pumpfähigen Schlamm zu bilden. Der gebildete Schlamm wird über die Leitung 18 kontinuierlich aus dem Schlammsumpf 14 abgezogen und von der Schlammpumpe 20 durch die Transportleitung 22 hindurchgepumpt

Das Pegelstandsregelsystem 30 stellt das Ansteigen und Abfallen des Flüssigkeitsstands im Schlammsumpf 14 fest und erzeugt ein dazu umgekehrt proportionales Steuersignal, welches das in der Leitung 16 liegende Durchflußregelventil 28 weiter öffnet, wenn der Flüssigkeitsstand im Schlammsumpf 14 sinkt, und stärker schließt, wenn der Flüssigkeitsstand im Schlammsumpf 14 steigt Es versteht sich, daß der Durchsatz für den den Schlammsumpf 14 auf dem Wege durch die Leitungen 16 und 18 durchströmenden Trägerflüssigkeitsstrom am Anfang mittels des Durchsatzreglers 26 so eingestellt wird, daß sich bei Kombination des maximalen Durchsatzes an Feststoffpartikeln mit der Trägerflüssigkeit ein pumpfähiger Schlamm ergibt, der eine solche Feststoffkonzentration aufweist und die Leitung 22 mit solcher Geschwindigkeit durchströmt, daß sich keine Feststoffpartikeln daraus absetzen und in der Leitung 22 ausfallen. Wenn der Durchsatzregler 26 einmal auf diesen Durchsatz eingestellt ist, werden Änderungen im Durchsatz für die in den Schlammsumpf 14 eingetragenen Feststoffpartikeln durch die Anordnung 10 ohne Änderung im Durchsatz für den durch die Leitung 22 hindurchge-

pumpten Schlamm automatisch kompensiert. Das heißt, daß dann, wenn der Strom der aus dem Brechwerk 12 in den Schlammsumpf 14 eingetragenen Feststoffpartikeln schwächer wird oder versiegt, das Pegelstandsregelsystem 30 ein Abfallen des Flüssigkeitsstands im Schlammsumpf 14 feststellt und das Durchflußregelventil 28 entsprechend öffnet und damit den Durchsatz für die in den Schlammsumpf 14 eingeleitete Trägerflüssigkeit erhöht und den Flüssigkeitsstand im Schlammsumpf 14 im wesentlichen konstant und den Durchsatz für den darin gebildeten Schlamm gleich dem Durchsatz für den von der Schlammpumpe 20 abgezogenen Schlamm hält. Wenn der Durchsatz der in den Schlammsumpf 14 eingetragenen Feststoffpartikeln zunimmt, stellt das Pegelstandsregelsystem 30 einen Anstieg des Flüssigkeitsstands im Schlammsumpf 14 fest und veranlaßt ein Schließen des Durchflußregelventils 28 in solchem Maße, daß der Durchsatz für die in den Schlammsumpf 14 eingeleitete Trägerflüssigkeit geringer wird und der Flüssigkeitsstand im Schlammsumpf 14 im wesentlichen konstant gehalten wird.

Die Schlammpumpe 20 kann am Ort des Schlammstumpfes 14 aufgestellt werden, es sind aber auch zahlreiche andere Pumpenanordnungen brauchbar. So kann beispielsweise bei Anwendung im Bergwerksbetrieb die Schlammpumpe 20 an einem Endpunkt im Bergwerk aufgestellt werden, wobei neben dem Schlammsumpf 14 und dem Brechwerk 12 nur eine kleinere Hilfspumpe angeordnet wird.

In F i g. 2 ist als Alternative und zweites Ausführungsbeispiel eine Anordnung 40 dargestellt, die als Eingangsstufe einen Sammler 42 für Feststoffe enthält, wie dieser als Rohmaterial beispielsweise von einer Abbaumaschine angeliefert wird. Am Sammler 42 ist ein Füllstandsdetektor 48 angebracht, der zur Erzeugung eines Steuersignals dient, das der Zunahme und Abnahme der im Sammler 42 angesammelten Feststoffmenge direkt proportional ist. Aus dem Sammler 42 werden die Feststoffe mittels eines Förderers 44 in ein Brechwerk 46 eingeführt An das Brechwerk 46 schließt sich ein weiterer Förderer 50 an, der die Eintragung des zu Feststoffpartikeln geeigneter Größe gebrochenen Feststoffmaterials in einen Schlammsumpf 52 übernimmt. Der Förderer 44 ist mit einem Durchsatzregler 54 für die Regelung des Durchsatzes beim Feststofftransport aus dem Sammler 42 zum Brechwerk 46 und weiter zum Schlammsumpf 52 versehen, der sich durch ein Steuersignal betreiben läßt

Der Schlammsumpf 52 entspricht in seinem Aufbau dem weiter oben beschriebenen Schlammsumpf 14 der Anordnung 10 von Fig. 1, und er enthält einen Einlaß für Feststoffpartikeln, an dem der Förderer 50 mündet, einen Trägerflüssigkeitseinlaß und einen Schlammauslaß. Mit dem Trägerflüssigkeitseinlaß des Schlammsumpfes 52 ist eine erste Leitung 56 verbunden, die von einer Quelle für Trägerflüssigkeit kommt und ein Durchflußregelventil 58 für die Regelung des Durchsatzes für die in den Schlammsumpf 52 eingeführte Trägerflüssigkeit enthält Dieses Durchflußregelventil 58 steht in betriebsmäßiger Verbindung mit einem üblichen Pegelstandsregelsystem 60, zu dem ein am Schlammsumpf 52 angebrachter Pegelstandsdetektor 61 und ein Pegelstandsregler 63 gehören. Außerdem ist in die Leitung 56 noch eine übliche Strömungsuhr 59 eingefügt, die ein Steuersignal erzeugt, das direkt proportional ist zum Durchsatz der durch die Leitung 56 fließenden Trägerflüssigkeit

An den Schlammauslaß des Schlammsumpfes 52 ist eine zweite Leitung 62 angeschlossen, die zum Ansauganschluß einer Schlammpumpe 64 führt. Der Austrittsstutzen der Schlammpumpe 64 ist über eine weitere Leitung 66 mit dem Ansauganschluß einer Hilfsschlammpumpe 68 verbunden, und an den Austrittsstutzen der Hilfsschlammpumpe 68 ist eine weitere Leitung 70 für den Weitertransport von Schlamm aus dem Schlammsumpf 52 zum entfernten und in der Zeichnung selbst nicht mehr sichtbaren Endpunkt der

ίο Förderstrecke angeschlossen. In der Leitung 70 liegt weiter eine Strömungsuhr 72, die ein Steuersignal erzeugt, das direkt proportional ist zum Durchsatz für den die Leitung 70 durchströmenden Schlamm.

Weiter weist die Anordnung 40 einen Zentralregler 74 auf, der zum Regeln des Durchsatzes für den durch die Leitung 70 von der Hilfsschlammpumpe 68 hindurchgepumpten Schlamm und zum Regeln des Durchsatzes für die in den Schlammsumpf 52 eingetragenen Feststoffpartikeln dient und in seiner Arbeitsweise unten noch näher erläutert wird.

Wie oben bereits für die Anordnung 10 von Fig. 1 beschrieben läßt sich auch die Anordnung 40 von F i g. 2 fur eine Vielzahl von Anwendungsfällen einsetzen. Bei einem Einsatz in Verbindung mit einer kontinuierlich arbeitenden Abbaumaschine in einem Bergwerk werden der Feststoffsammler 42, das Brechwerk 46, der Schlammsumpf 52 und die Schlammpumpe 64 vorzugsweise auf einem beweglichen Träger montiert, der die Bewegungen der Abbaumaschine mitmachen kann. Die Hilfsschlammpumpe 68 wird vorzugsweise mit Abstand von dem Träger für die vorerwähnten Bauteile der Anordnung 40 aufgestellt, wobei die Leitung 66 zumindest auf einem Teil ihrer Länge flexibel ausgeführt wird, um diesem Träger freie Beweglichkeit zu lassen. Es versteht sich jedoch, daß auf die Schlammpumpe 64 auch verzichtet und die Hilfsschlammpumpe 68 an der Stelle des Schlammsumpfes 52 angeordnet werden kann. Ebenso kann die Hilfsschlammpumpe 68 auch am Ende der Leitung 70 aufgestellt werden, oder es können entlang dieser Leitung 70 auch mehrere Hilfsschlammpumpen vorgesehen werden.

Über die Leitung 56 wird in den Schlammsumpf 52 ein kontinuierlicher Trägerflüssigkeitsstrom eingeleitet, und außerdem werden mittels des Förderers 50 Feststoffpartikeln aus dem Brechwerk 46 in den Schlammsumpf 52 eingetragen. Diese Feststoffpartikeln werden im Schlammsumpf 52 mit der Trägerfiüssigkeit gemischt, und der sich ergebende Schlamm wird über die Leitung 62 mittels der Schlammpumpe 64 aus dem Schlammsumpf 52 abgezogen. Von der Schlammpumpe 64 fließt der Schlamm über die Leitung 66 zum Ansauganschluß der Hilfsschlammpumpe 68, und über deren Austrittsstutzen wird der Schlamm in die Transportleitung 70 hinein und durch diese hindurch gepumpt

Der am Sammler 42 angebrachte Füllstandsdetektor 48 fühlt die Zu- und Abnahme der sich im Sammler 42 ansammelnden Feststoffmenge ab und erzeugt ein dazu direkt proportionales Signal. Dieses Steuersignal wird dem Zentralregler 74 zugeführt, der den Durchsatzregler 54 am Sammler 42 in Entsprechung zu diesem Steuersignal öffnet oder schließt Wenn also der Feststoffpegel im Sammler 42 steigt, öffnet der Zentralregler 74 den Durchsatzregler 54 und läßt damit den Durchsatz für die auf dem Wege über das Brechwerk 46 in den Schlammsumpf 52 eingetragenen Feststoffpartikeln steigen und umgekehrt

Das Pegelstandsregelsystem 60 arbeitet mit dem Durchflußregelventil 58 zusammen, um den Pegel des im Schlammsumpf 52 gebildeten Schlamms im wesentlichen konstant zu halten. Dazu erzeugt der Pegelstandsregler 63 ein Steuersignal, das umgekehrt proportional ist zum Ansteigen und Absinken des Schlammpegels im Schlammsumpf 52 und das Durchflußregelventil 58 in eine mehr geschlossene bzw. in eine mehr geöffnete Stellung bringt und auf diese Weise den Durchsatz für die in den Schlammsumpf 52 eingeleitete Trägerflüssigkeit herabgesetzt bzw. erhöht und den Durchsatz für den im Schlammsumpf 52 gebildeten Schlamm im wesentlichen gleich dem Durchsatz für den aus dem Schlammsumpf 52 abgezogenen Schlamm hält.

Zusätzlich zur Regelung des Durchsatzes für den aus dem Sammler 42 in den Schlammsumpf 52 eingetragenen Feststoff regelt der Zentralregler 74 auch den Durchsatz für den durch die Transportleitung 70 hindurchgepumpten Schlamm, also für den von der Hilfsschlammpumpe 68 geförderten Schlamm, so daß die Volumenkonzentration der Feststoffpartikeln im Schlamm im wesentlichen konstant bleibt. Spezieller ausgedrückt erhält der Zentralregler 74 die von den Strömungsuhren 59 und 72 erzeugten Steuersignale zugeführt, die direkt proportional sind zum Durchsatz der Trägerflüssigkeit bzw. zum Durchsatz des Schlamms, und er erzeugt ein Steuersignal, dessen Wert die tatsächliche Volumenkonzentration für den Feststoff im Schlamm repräsentiert, nämlich die Differenz zwischen den die Messung des Schlammdurchsatzes und die Messung des Trägerflüssigkeitsdurchsatzes repräsentierenden Steuersignalen geteilt durch das die Messung des Schlammdurchsatzes repräsentierende Steuersignal. Die so bestimmte tatsächliche Volumenkonzentration für den Feststoff im Schlamm vvird im Zentralregler 74 mit einer voreingestellten gewünschten Volumenkonzentration für den Feststoff im Schlamm verglichen, und es wird ein einer etwaigen Differenz zwischen diesen beiden Konzentrationswerten proportionales Steuersignal erzeugt. Dieses Steuersignal dient dann zur Regelung des Durchsatzes für den von der Hilfsschlammpumpe 68 geförderten Schlamm, so daß die Volumenkonzentration des Feststoffs im Schlamm im wesentlichen konstant gehalten wird.

Wenn beim Betrieb der Anordnung 40 der Durchsatz für die in den Schlammsumpf 52 eingetragenen Feststoffpartikeln steigt, vermindern das Pegelstandsregelsystem 60 und das Durchflußregelsystem 58 in gegenseitigem Zusammenwirken automatisch den Durchsatz für die über die Leitung 56 in den Schlammsumpf 52 eingeleitete Trägerflüssigkeit. Dies führt wiederum dazu, daß der aus dem Schlammsumpf 52 abgezogene Schlamm eine höhere Feststoffkonzentration aufweist. Diese Zunahme der Feststoffvolumen-

ίο konzentration wird in der oben beschriebenen Weise vom Zentralregler 74 erkannt, und dieser erhöht daraufhin automatisch den Durchsatz für den durch die Transportleitung 70 hindurchgepumpten Schlamm entsprechend. Diese Steigerung im Durchsatz für den aus dem Schlammsumpf 52 abgezogenen Schlamm läßt den Schlammpegel im Schlammsumpf 52 fallen, was wiederum dem Pegelstandsregelsystem 60 Anlaß gibt, den Durchsatz für die in den Schlammsumpf 52 eingeleitete Trägerflüssigkeit zu erhöhen. Diese Zunahme des Trägerflüssigkeitsdurchsatzes wiederum läßt nun die Feststoffkonzentration im Schlamm auf den gewünschten Wert absinken. Wenn der Feststoffdurchsatz abnimmt, spielt sich in der Anordnung 40 das Gegenteil der oben beschriebenen Folge von Vorgängen ab.

Auf diese Weise wird in der Anordnung 40 die Volumenkonzentration für den transportierten Feststoff im gebildeten Schlamm fortlaufend automatisch auf einen im wesentlichen konstanten Wert eingeregelt, obwohl der Durchsatz für den in die Anordnung 40 eingeführten Feststoff in weiten Grenzen variiert.

Als Trägerflüssigkeit für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise mit Hilfe der Anordnung 10 von F i g. 1 oder auch der Anordnung 40 von F i g. 2 kommt jeweils eine Vielzahl von Flüssigkeiten oder flüssigen Verbindungen in Betracht, die sich zum Suspendieren der jeweils zu transportierenden Feststoffpartikeln eignen. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder der erfindungsgemaß ausgebildeten Anordnungen im Rahmen des Kohlebergbaus ist die verwendete Trägerflüssigkeit vorzugsweise Wasser oder eine wäßrige Lösung, die Zusätze enthält, die eine Suspension der Kohlepartikeln darin erleichtern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum hydraulischen Fördern von Feststoffen unter Bildung eines Schlamms auf der S Basis von Feststoffpartikeln und Trägerflüssigkeit sowie Transport dieses Schlamms durch eine Rohrleitung, bei dem einerseits eine Trägerflüssigkeit und andererseits Feststoffpartikel ohne Trägerflüssigkeit in einen Sumpf eingeführt werden und ein Schlamm aus Trägerflüssigkeit und Feststoffpartikeln aus dem Sumpf heraus und durch die Rohrleitung hindurch gepumpt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchsatz für die in kontinuierlichem Strom in den Sumpf eingeleitete Trägerflüssigkeit in umgekehrtem Verhältnis zu Änderungen im Durchsatz für die in den Sumpf eingeführten Feststoffpartikel geändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchsatz des Schlamms durch die Rohrleitung gemessen und durch Einstellung der Pumpengeschwindigkeit während des Herauspumpens des Schlamms aus dem Sumpf in Entsprechung

zu den gemessenen Änderungen im Durchsatz durch die Rohrleitung im wesentlichen konstant gehalten wird und daß der Durchsatz für die in den Sumpf eingeleitete Trägerflüssigkeit in umgekehrtem Verhältnis zu Änderungen im Durchsatz für die in den Sumpf eingeführten Feststoffpartikeln geändert wird, so daß der Durchsatz für den im Sumpf gebildeten Schlamm im wesentlichen konstant gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchsatz für die in den Sumpf eingeleitete Trägerflüssigkeit in umgekehrtem Verhältnis zu Änderungen im Durchsatz für die in den Sumpf eingeführten Feststoffpartikeln geändert wird, so daß der Durchsatz für den im Sumpf gebildeten Schlamm im wesentlichen gleich dem Durchsatz für den aus dem Sumpf herausgepumpten Schlamm bleibt, und daß der Durchsatz, mit dem der Schlamm aus dem Sumpf heraus und durch die Rohrleitung hindurch gepumpt wird, in direkter Proportionalität zu Änderungen im Durchsatz für die in den Sumpf eingeführten Feststoffpartikeln geändert wird, so daß die Volumenkonzentration des Feststoffs im Schlamm im wesentlichen konstant bleibt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstieg und der Abfall des Pegels für den im Sumpf gebildeten Schlamm aus Feststoffpartikeln und Trägerflüssigkeit abgefühlt wird und der Durchsatz für die in den Sumpf eingeleitete Trägerflüssigkeit entsprechend vermindert oder erhöht wird. ss

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- oder Abnahme der Volumenkonzentration für die Feststoffpartikeln im Schlamm erfaßt und ein ihr direkt proportionales physikalisches Signal erzeugt wird und daß der fto Durchsatz, mit dem der Schlamm aus dem Sumpf heraus und durch die Rohrleitung hindurch gepumpt wird, in direkter Proportionalität zu Änderungen in diesem physikalischen Signal geändert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn- f>5 zeichnet, daß der Durchsatz für den aus dem Sumpf heraus und durch die Rohrleitung hindurch gepumpten Schlamm und der Durchsatz für die in den Sumpf eingeleitete Trägerflüssigkeit gemessen werden und daß ein physikalisches Signal erzeugt wird, das direkt proportional ist zur Differenz zwischen der Durchsatzmessung für den Schlamm und der Durchsatzmessung für die Trägerflüssigkeit geteilt durch die Durchsatzmessung für den Schlamm.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägerflüssigkeit für die Schlammbildung Wasser oder eine wäßrige Lösung verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch seine Anwendung auf die hydraulische Förderung von Kohle in der Weise, daß die Kohle in Partikeln von in Schlammform pumpbarer Größe gebrochen wird, daß in einen Sumpf ein kontinuierlicher Strom einer wäßrigen Trägerflüssigkeit eingeleitet wird, daß die Kohlepartikeln ohne Trägerflüssigkeit in den Sumpf eingetragen werden, so daß sich darin ein Schlamm aus Kohle und wäßriger Trägerflüssigkeit bildet, daß der Anstieg und Abfall des Pegels für den im Sumpf gebildeten Schlamm erfaßt wird, daß der Durchsatz für die in den Sumpf eingeleitete Trägerflüssigkeit in Entsprechung zu Anstieg oder Abfall des Schlammpegals im Sumpf vermindert oder erhöht wird, so daß der Durchsatz an im Sumpf gebildetem Schlamm im wesentlichen gleich dem Durchsatz für den aus üem Sumpf herausgepumpten bleibt, daß der Durchsatz für den aus dem Sumpf heraus und durch die Rohrleitung hindurch gepumpten Schlamm gemessen wird, daß der Durchsatz für die in den Sumpf eingeleitete Trägerflüssigkeit gemessen wird, daß ein physikalisches Signal erzeugt wird, das direkt proportional ist zur Differenz zwischen der Durchsatzmessung für den Schlamm und der Durchsatzmessung für die Trägerflüssigkeit geteilt durch die Durchsatzmessung für den Schlamm, und daß der Durchsatz, mit dem der Schlamm aus dem Sumpf herausgepumpt wird, in direkter Proportionalität zu Änderungen in diesem physikalischen Signal geändert wird, so daß die Volumenkonzentration der Kohlepartikeln im Schlamm im wesentlichen konstant bleibt.

9. Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Schlammsumpf (14; 52) mit einem Einlaß für Feststoffpartikeln, einem Einlaß für Trägerflüssigkeit und einem Auslaß für Schlamm, eine einerseits mit dem Trägerflüssigkeitseinlaß des Schlammsumpfes und andererseits mit einer Quelle für Trägerflüssigkeit verbundene erste Leitung (16; 56), einen am Schlammsumpf angebrachten Pegelstandsregler (29,30,31; 60,6t, 63) für die Erzeugung eines dem Anstieg und Abfall des Pegels für den im Schlammsumpf gebildeten Schlamm umgekehrt proportionalen Signals, ein in der ersten Leitung liegendes und betriebsmäßig mit dem Pegelstandsregler verbundenes Durchflußregelventil (28; 58) für die Einstellung des Durchsatzes für die durch die erste Leitung fließende Trägerflüssigkeit in Entsprechung zu dem vom Pegelstandsregler erzeugten Signal, eine Schlammpumpe (20; 64, 68) mit einem Ansauganschluß und einem Austrittsstutzen, eine zwischen dem Schlammauslaß des Schlammsumpfes und dem Ansauganschluß der Schlammpumpe liegende zweite Leitung 18; 62) und eine an den Austrittsstutzen der Schlammpumpe angeschlossene dritte Leitung (22; 66, 70) für den

Weitertransport des Schlamms aufweist

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin mit der ersten Leitung (56) und mit der dritten Leitung (66,70) verbundene Einrichtungen (59, 72, 74) zum Bestimmen der Feststoffvolumenkonzentration in dem durch die dritte Leitung hindurchgepumpten Schlamm und zum Erzeugen eines dazu direkt proportionalen Signals und mit diesem Signal gespeiste und betriebsmäßig mit der Schlammpumpe (68) verbundene Einrichtungen (Pumpengeschwindigkeitsregler 73) zum Ändern des Durchsatzes für den aus dem Schlammsumpf (52) heraus und durch die dritte Leitung hindurch gepumpten Schlamm in Entsprechung zu Änderungen in dem der Feststoffvolumenkonzentration in diesem Schlamm direkt proportionalen Signal aufweist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in die erste Leitung (56) eine erste Strömungsuhr (59) zum Messen des Durchsatzes für die diese erste Leitung durchströmende Trägerflüssigkeit und zum Erzeugen eines diesem Durchsatz proportionalen ersten Signals und in die dritte Leitung (66,70) eine zweite Strömungsuhr (72) zum Messen des Durchsatzes für den die dritte Leitung durchströmenden Schlamm und zum Erzeugen eines diesem Durchsatz proportionalen zweiten Signals eingefügt ist und daß an diese beiden Strömungsuhren ein Regler (Zentralregler 74) angeschlossen ist, der mit dem ersten und dem zweiten Signal gespeist wird und seinerseits dn Steuersignal erzeugt, das direkt proportional ist zur Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Signal geteilt durch das zweite Signal und damit zur Feststoffvolumenkonzentration in dem durch die dritte Leitung hindurchgepumpten Schlamm.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch ihre Anwendung zum hydraulischen Fördern von Kohle unter Verwendung von Wasser oder einer wäßrigen Lösung, insbesondere mit eine Kohlesuspension fördernden Zusätzen, als Trägerflüssigkeit.