DE3813551A1 - Vorrichtung zur steilfoerderung von baustoff im untertagebetrieb - Google Patents

Vorrichtung zur steilfoerderung von baustoff im untertagebetrieb

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Ernst Dipl Ing Kuehme
Georg Schulenburg
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    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65GTRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G53/00Conveying materials in bulk through troughs, pipes or tubes by floating the materials or by flow of gas, liquid or foam
    • B65G53/04Conveying materials in bulk pneumatically through pipes or tubes; Air slides
    • B65G53/06Gas pressure systems operating without fluidisation of the materials
    • B65G53/08Gas pressure systems operating without fluidisation of the materials with mechanical injection of the materials, e.g. by screw

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steil­ förderung von Baustoff im Untertagebetrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Insbesondere im Steinkohlenbergbau werden in zunehmendem Maße Baustoffe zur Verstärkung des Ausbaus vornehmlich in Abbaustrecken und für Dämme verwendet. Diese Bau­ stoffe weisen eine mehlige bis staubförmige Zusammen­ setzung auf. Sie können trocken verwendet werden. Sofern die Baustoffe aufgrund ihrer stofflichen Zusammensetzung puzzolanartige Eigenschaften aufweisen, werden sie in der Regel vor dem Einbringen in den Versatzraum benetzt, um hydraulisch auszuhärten. Diese Baustoffe können auch in Form eines Mörtels oder Betons Verwendung finden.
Die unter Tage verwendeten Baustoffe werden mindestens auf Teilen ihres Transportweges bis zur Verwendungs­ stelle in der Regel pneumatisch im Dünnstrom gefördert, der durch Einstreuen des trockenen Baustoffes in eine Blasleitung erzeugt wird, wobei sich eine verhältnismäßig geringe Beladung je Normalkubikmeter Förderluft ergibt. Die Einschleusung des Baustoffes in die Förderleitung erfolgt im allgemeinen aus einem Bunker, vornehmlich einem Horizontalbunker, welcher den notwendigen Puffer­ raum vor der Aufgabe der Blasstrecke bildet. Der erheb­ liche Überdruck, mit dem die Förderluft am Anfang einer Blasstrecke ansteht, welche entweder bis zur Verwendungsstelle des Baustoffes oder bis zu einer Zwischenstation führt, die beispielsweise von einem Zwischenbunker, aber auch einem Naßmischer gebildet werden kann, setzt voraus, daß das Einstreuen des Baustoffes durch eine Druckschleuse erfolgt. Im allgemeinen handelt es sich hierbei um sogenannte Sender, die häufig von einem Tandemgefäß oder mehreren Druckgefäßen gebildet werden, deren gegeneinander abgeschlossene Räume mit wechselseitig auf- und zu­ steuerbaren Absperrorganen für den Durchtritt des Baustoffes gefüllt und entleert werden. Wenn derartige Sendegefäße oder auch Zwischenbunker bzw. Verarbei­ tungsmaschinen aus einem Zwischenförderer unmittelbar beaufschlagt werden, muß der Baustoff über eine er­ hebliche Höhendifferenz nach oben gefördert werden. Er muß dabei gegen die Atmosphäre abgeschlossen sein, was sich u. a. aus der Gesundheitsgefährdung freiwerden­ der Baustoffstäube ergibt. Man benötigt hierfür als stationären Teil des Steilförderers ein Rohr.
Die Erfindung geht von einer vorbekannten Vorrichtung dieser Art aus (DE-PS 30 23 356). Sie dient zur Steil­ förderung des Baustoffes zwischen dem unten liegenden Austrag eines als Schneckenförderer ausgebildeten Austragsförderers eines Horizontalstreckenbunkers und der Aufgabe auf ein Tandemsendegefäß einer Blasleitung. Die ansteigende Förderstrecke wird mit einem Schnecken­ förderer bewältigt, der anstelle eines Troges ein geschlossenes Rohr verwendet, in dem eine Vollschnecke umläuft. Hierbei ist das Schneckenrohr unmittelbar an den V-förmigen Austrag des Schneckentroges ange­ schlossen, welcher den stationären Teil des Austrags­ förderers bildet. Das Übergabeende ist über senkrechte Fallrohre mit dem Deckel des Sendegefäßes verbunden. Die Sendegefäße müssen entstaubt werden und sind deswegen über Absperrorgane an eine Entstaubungsanlage angeschlossen.
Schwierigkeiten ergeben sich unter Tage immer wieder aus der Zwischenförderung mit dem ansteigend verlegten Schneckenförderer. Da für das bewegliche Förderorgan mit einer durchgehenden Welle der Vollschnecke gearbei­ tet werden muß, ergibt sich über den Sendegefäßen ein erheblicher Raumbedarf, der unter Tage erst ge­ schaffen werden muß. Außerdem können Steilstrecken über­ windende Schneckenförderer nicht beliebig steil verlegt werden. Daraus ergeben sich je nach Höhendifferenz lange Vollschnecken und -wellen, die nicht nur kostspielig und wartungsintensiv sind, sondern auch erhebliche An­ triebsenergien benötigen, deren Verluste im wesentlichen in störende Wärme umgesetzt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung der beschriebenen Art so auszubilden, daß sie platzsparend und einen vergleichsweise geringen Energieaufwand voraussetzt.
Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung nutzt die durch die geringen Korngrößen und -unterschiede des Baustoffes und die trotz unter­ schiedlicher stofflicher Zusammensetzung geringfügigen Sinkgeschwindigkeiten und -differenzen der Baustoffkörner im nach oben gerichteten Luftstrom zur Bildung eines Wirbel­ bettes oder Fluids aus, das sich wie eine kochende Flüssigkeit über dem Belüftungsboden verhält. Mit dieser ist das Rohr auf der ansteigenden Förderstrecke ge­ füllt, wobei das Wirbelbett am oberen Abgabeende des Rohres zum Überkochen gebracht wird, wodurch sich eine stetige Förderung einstellt. Zur Erzeugung und Aufrechterhaltung des Wirbelbettes ist nur eine geringe Luftgeschwindigkeit und Luftmenge erforder­ lich, weil die Beladung mit dem Baustoff sehr hoch ist. Man kann davon ausgehen, daß die Beladungsmenge an Baustoff je Normalkubikmeter bei 0,085 bis 0,1 to liegt. Verglichen mit der Dünnstromförderung in Blasleitungen benötigt man daher wesentlich geringere Druckluft­ drücke, die bei ca. 0,05 bar statt bei ca. 3,0 bar liegen.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß sie einen wesentlich geringeren Förderweg bei der Steilförderung des Bau­ stoffes ermöglicht, dessen Verlauf sich weitgehend nach den örtlichen Verhältnissen richten kann. Insbe­ sondere läßt sich das Abgabeende des Förderers mit einem Krümmer an die Steilstrecke anschließen und deswegen so führen, daß sich der Raumbedarf beispiels­ weise über Sendern, aber auch Bunkern und Verarbeitungs­ maschinen sehr beträchtlich vermindern läßt. Der Energiebedarf ist dabei außerordentlich gering, wobei praktisch keine Wärmebelastung der Atmosphäre auftritt.
Wegen des geringen Druckunterschiedes des Wirbelbettes und der Atmosphäre entfallen die bislang auftretenden Schwierigkeiten bei der Abschleusung der üblichen Förderluft nach außen weitgehend. Diese Schwierigkeiten können z. B. von Schneckenförderern herrühren, welche nach Art einer Pumpe mit Vollschnecken arbeiten, die mit geringer Passung in Rohren umlaufen und daher erhebliche Energiemengen in Verluftwärme und Verschleiß umsetzen. Erfindungsgemäß lassen sich für die Zuförderung die üblichen Schneckenförderer einsetzen, welche keinen Druckverschluß gewährleisten, aber auch weitgehend ver­ schleißfrei und mit geringem Energieaufwand arbeiten. Das beruht auf den geringen Stopfenlängen zur Abdichtung des Staurohres, wenn die Merkmale des Patentanspruches 2 verwirklicht werden. Dann ergeben sich bei den üblichen Schneckenförderern, wie sie z. B. als Austragsförderer von Horizontalbunkern verwendet werden, Stopfenlängen von z. B. 80 bis 100 mm. Ein solcher Baustoffkörper läßt sich durch ein Rohr bewegen, das selbst kein bewegliches Förderorgan aufweist, wobei die Vorschub­ kräfte von den fortlaufend aus dem Ende der Schnecken­ förderung austretenden Baustoff erzeugt werden.
Die Bildung des Wirbelbettes und seine Abschließung gegen die Atmosphäre läßt sich aufgrund dieser Ver­ hältnisse praktisch in die Steilstrecke des Förderers integrieren und dadurch auf eine geringe Baugröße zusammendrängen. Eine solche Ausführungsform der Erfindung ist Gegenstand des Patentanspruches 3. Hierbei wird mit dem Tauchrohr das Fördergut aus der Tiefe des Wirbelbettes entnommen, das sich über dem Belüftungsboden bildet, wodurch am Anfang der Steil­ strecke die Unregelmäßigkeiten der Oberfläche des Wirbelbettes ausgespart werden, so daß es zu einer gleichmäßigen Förderung im ansteigenden Teil der Förderstrecke kommt.
Die Erfindung bietet ferner die Möglichkeit, auf einfache Weise Störungen zu vermeiden, welche durch Baustoffmengen hervorgerufen werden könnten, welche nicht augenblicklich am Ende der Stahlförderung abgenommen werden. Dann nämlich könnte der nicht abgenommene Baustoff das Wirbelbett bzw. das Festbett überschütten und die Stahlförderung unterbrechen. Dem läßt sich mit den Merkmalen des Patentanspruches 7 vorbeugen. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ergibt sich als weiterer Vorteil eine Steuerungs- bzw. Regelungsmöglichkeit des Wirbelbettes, bei der das Absperrorgan in der abzweigenden Rohrleitung in die Regel- bzw. Steuerstrecke einbezogen ist.
Bei Anwendung der Erfindung auf die eingangs beschrie­ bene Anordnung aus einem Streckenbunker und einem oder mehreren Sendegefäßen hat die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil erheblicher Platzersparnis, weil sie die Zwischenförderung mit einem Schnecken­ förderer ersetzt. Die Erfindung ist dabei auch auf sogenannte Tandemsendegefäße anwendbar, die eine im wesentlichen ununterbrochene Förderung in der Blas­ leitung ermöglichen. Dabei kann das ansteigende Förder­ rohr beiden Sendegefäßen gemeinsam sein, wobei sich an das austragende Ende des ansteigenden Rohres eine Rohr­ verzweigung zu den Sendegefäßen anschließt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert; es zeigen
Fig. 1 schematisch und teilweise im Längsschnitt die Vorrichtung gemäß der Erfindung bei ihrer Anwendung auf Sendegefäße einer Blasleitung,
Fig. 2 in der Fig. 1 entsprechender Darstellung eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 3 eine weiter abgeänderte Ausführungsform der Erfindung in den Fig. 1 und 2 ent­ sprechender Darstellung.
In einer Anlage zur Versorgung eines Betriebspunktes im Untertagebetrieb mit Baustoff ist die erfindungs­ gemäße Vorrichtung (1) eingebaut. Sie dient zur Steil­ förderung des Baustoffes zwischen dem austragenden Schneckenrohr (2) eines Horizontalschneckenbunkers (3), welcher über die in einem Schneckentrog (4) um­ laufende Vollschnecke (5) entleert wird. Der Sender (6) beaufschlagt über eine Schleuse (7) eine Blas­ leitung (8), welcher Förderluft über einen Stutzen (9) zugeführt wird. Die Vorrichtung (1) dient zur Steilförderung des Baustoffes von dem unteren Strek­ kenniveau, auf dem der Schneckenförderer (5) den Horizontalbunker (3) entleert unter den Dom (10) des Senders (6). Der Förderer hat einen stationären Teil, welcher von einer Rohrstrecke (11) gebildet wird. Die Rohrstrecke (11) hat ein Rohr (12), welches den an­ steigenden Teil der Strecke des Förderweges überwindet. Das Rohr (12) ist über einen Krümmer (13) an eine horizontale Rohrstecke (14) angeschlossen. In diese ist ein Kugelhahn (15) eingebaut, der unmittelbar vor dem Anschlußflansch (16) des Domes (10) angeordnet ist.
Am Aufgabeende der Rohrstrecke (11) ist mit einem Flansch (17) ein Rohrgehäuse (18) angeschlossen. Das Rohrgehäuse weist ein mit der Rohrstrecke (12) aus­ gefluchtetes Rohr (19) auf. Aus diesen zweigt radial ein Staurohr (20) ab, welches durch einen Flansch mit dem Austragsrohr (2) des Förderers (5) verbunden ist. Der Boden des Rohres (19) ist mit einem Sieb (21) verschlossen. Zwischen dem Sieb (21) und dem Boden (22) befindet sich ein mit Druckluft beauf­ schlagbarer Zwischenraum (23) dem Druckluft über einen Stutzen (24) zugeführt wird.
Die Druckluft wird aus einer Druckluftleitung (25) abgezweigt und über ein Reduzierventil (26) dem Stutzen (24) zugeleitet.
Der Deckel (27) des Rohrgehäuses (19) bildet einer­ seits mit einem nach außen vorstehenden Rohrstutzen den Anschluß für das Förderleitungsrohr (12). Anderer­ seits dient der Deckel zur Befestigung eines Tauch­ rohres (27), das mit dem Rohr (12) ausgefluchtet ist. Es sitzt konzentrisch im Rohrgehäuse (19).
Im Betrieb fördert die Vollschnecke (5) Baustoff in ihren Schneckengängen bis zum Rohr (2). Das Ende der Vollschnecke (5) stopft den Baustoff in das Staurohr (20), in dem sich ein aus Baustoff bestehender Stopfen ausbildet. Dieser wird durch den nachdrängenden Baustoff vorgeschoben, so daß aus dem Staurohr (20) der Baustoff auf den Siebboden (21) fällt. Die Ge­ schwindigkeit der aus den Sieböffnungen austretenden Luft ist so eingestellt, daß der Wirbelpunkt des schwersten und/oder größten Kornes im Baustoff über­ schritten wird. Dadurch entsteht über dem Siebboden (21) ein Wirbelbett. Die Oberfläche des Wirbelbetts liegt in der Nähe des Deckels (27). Im Tauchrohr (28) steigt das Wirbelbett nach oben, sofern der Hahn (15) offen ist. Über die horizontale Rohrstrecke (14) gelangt auf diese Weise fortlaufend mit dem Schneckenförderer (5) entleerter Baustoff in den Sender (6). Der Sender ist hierbei mit seiner Schleuse (7) gegen die stillgelegte Blasleitung (8) abgeschlossen. Über ein offenes Absperrorgan (29) und eine Rohrleitung (30) ist der Sender in den Horizontalbunker (3) entstaubt. Diese Entstaubung sorgt auch für das erforderliche Druckgefälle in der Förderrohrleitung (12-14).
Sobald das Sendegefäß (6) gefüllt ist, werden das Absperrorgan (29) und der Hahn (15) geschlossen. Der Entleerungsschneckenförderer (5) wird stillgesetzt, die Druckluftzufuhr zum Stutzen (24) wird abge­ sperrt. Die Druckluftzufuhrleitung (9) wird geöffnet und die Schleuse (7) eingeschaltet. Die Dünnstrom­ förderung durch die Blasleitung (8) wird aus dem Sendegefäß (6) bis zu dessen Entleerung fortgesetzt.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der Fig. 1 durch eine Absperrklappe (31) im Gehäuse (32), welcher eine zusätzliche Sicherung des Staurohres (20) gegen Überdruck der Rohrleitung (11) und damit Rückstrom in den Horizontalbunker (3) bildet. Die Klappe ist mit einem Gewicht (33) belastet, so daß sie normaler­ weise geschlossen gehalten wird. Wenn der Druck im Gehäuse (32) einen vorgegebenen Wert übersteigt, schließt die Klappe (31) das Steuerrohr (20) gegen das Gehäuse (32) ab. Sie wird durch den Vortrieb des Baustoffes durch das Staurohr geöffnet.
Das Gehäuse (32) weist außer dem Druckluftanschluß (24) noch einen weiteren Anschluß (34) auf, der ebenfalls aus einer Druckluftversorgungsleitung (35) Druckluft über ein Reduzierventil (36) erhält.
Der ansteigende Rohrstrang (12) ist über einen unteren Krümmer (35) an einen horizontalen Rohrstutzen (36) angeschlossen, der radial und in unmittelbarer Nach­ barschaft zu dem Sieb (21) aus dem Gehäuse (32) ab­ zweigt.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird ebenfalls ein Wirbelbett über dem Siebboden (21) erzeugt, wobei über den Druckluftanschluß (34) Förderluft zugeführt wird, um den suspentierten Feststoff bzw. das von der Druckluft und dem Feststoff gebildete Fluid durch die Rohrleitung (12-14) abzuführen.
Gemäß der Ausführungsform der Fig. 3 zweigt vor dem Krümmer (13) aus dem ansteigenden Rohr (12) bei (40) ein geneigt verlegtes, ansteigendes Förderrohr (41) ab. Es führt über einen Krümmer (42) in die Horizonta­ le und zu einem Absperrhahn (43). Dieser sitzt vor einem Rohrstutzen (44), der sich in den Innenraum (45) des Streckenbunkers (3) öffnet. Ist der Sperr­ hahn (43) geöffnet, der Absperrhahn (15) jedoch geschlossen, so verläuft die Förderung durch das Rohr (12) zurück in den Bunker (3). Der Hahn (43) kann auch als Regelorgan Verwendung finden, um die Beladung des Förderstroms durch das ansteigende Rohr (12) auf einem bestimmten Wert zu halten.
In allen Ausführungsbeispielen können mit der be­ schriebenen Stahlförderung auch mehrere Sendegefäße (6) z.B. in bekannter Tandemanordnung beschickt werden.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Steilförderung von Baustoff im Untertagebetrieb durch ein den stationären Teil der Förderung bildendes Rohr, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (12) auf der ansteigenden Strecke des Förderweges im wesentlichen senkrecht verlegt und am Aufgabeende des Rohres in einem abge­ schlossenen Gehäuse (18, 32) einen Belüftungs­ boden (21) zur Erzeugung eines Wirbelbettes angeordnet ist, aus dem der Förderstrom in das Abgabeende (28, 36) des Förderrohres (11) abzweigt, wobei ein Staurohr (20) zur Aufgabe des Baustoffes und ein Baustoffstopfen zur Abdichtung des Wirbelbettes gegen das Ende der Baustoffaufgabe (2) dienen (Fig. 1).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Staurohr (20) an das rohrförmige Ende (2) des Troges (4) eines Schneckenförderers (5) angeschlossen ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stau­ rohr (20) radial in ein senkrecht stehendes Rohrgehäuse (19) mündet, dessen Boden einen Rohranschluß (24) für Druckluft aufweist, über dem der als Sieb ausgebildete Be­ lüftungsboden (21) angeordnet ist und dessen Deckel (27) den Anschluß für das Förderlei­ tungsrohr (12) sowie ein mit diesem ausge­ fluchtetes Tauchrohr (28) aufweist, das konzentrisch im Rohrgehäuse (19) unterge­ bracht ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (32) einen Förderluftanschluß (34) oberhalb des Siebbodens (21) aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Staurohr (20) am Ende des Baustoffstopfens eine Rück­ schlagklappe (31) aufweist, welche in dem Gehäuse (32) gelagert und mit einem Gegenge­ wicht (33) vor der Mündung der Steuerrohres (20) in Geschlossenstellung gehalten ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in das austra­ gende Rohr (14) des Förderrohres (11) ein Kugelhahn (15) als Absperrorgan eingebaut ist.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in das Förderleitungsrohr (12) eine Rohr­ verzweigung (40) eingebaut ist, mit der eine Rücklaufleitung (41-44) abzweigt.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklaufleitung (41-44) in einen Streckenbunker (3) mündet.
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