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Dokumentenidentifikation DE3718135C2 19.05.1993
Titel Luftgepulste Setzmaschine für die Aufbereitung von Mineralen
Anmelder Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln, DE
Erfinder Strauß, Werner;
Timmermann, Helmut;
Hasse, Werner;
Weiffen, Karl-Heinz, 4630 Bochum, DE
Vertreter Beisner, K., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 5204 Lohmar
DE-Anmeldedatum 29.05.1987
DE-Aktenzeichen 3718135
Offenlegungstag 21.01.1988
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 19.05.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.05.1993
IPC-Hauptklasse B03B 5/20
IPC-Nebenklasse B03B 5/24   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine luftgepulste Setzmaschine für die Aufbereitung von Mineralien, insbesondere von Kohle, mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserschwingungen, wobei zum Anheben des Setzgutes auf dem Setzbett eines Setzabteils wenigsten eine unten offene Luftkammer unterhalb des Setzbettes angeordnet ist, welche seitlich in der Stirnwandung mit einer Ein- und Austrittsöffnung für die Druckluft versehen ist, die über eine Luftleitung mit einem außerhalb der Setzmaschine angeordneten Windkessel in Verbindung steht und durch die die Druckluft impulsartig in die Luftkammer strömt, wodurch das Setzwasser aus der Luftkammer in das Setzabteil strömt und die Pulsluft anschließend durch das Zurückströmen des Wassers aus der Kammer gedrückt wird.

Aus der DE 25 27 756 A1 ist eine luftgepulste Naßsetzmaschine obiger Bauart bekannt, bei der vor dem Anfahren der Setzmaschine die Luftkammern mit Verdrängungsluft konstanten Druckes gefüllt werden und diese Luft beim Anfahren der Setzmaschine über die Auslaßventile aus den Luftkammern durch die Arbeitsflüssigkeit ausgestoßen wird, bevor der pulsierende Luftstrom in die Luftkammer eingeleitet wird. insbesondere während des Anfahrvorganges der Setzmaschine wirkt auf die Wassersäule in der Luftkammer lediglich die kleiner Querschnittsfläche der pulsluftführenden Zuleitung als arbeitende Druckfläche, wodurch der Setzvorgang beeinträchtigt wird.

Darüber hinaus erfordert diese bekannte Setzmaschine ganz besondere, sehr aufwendige kostspielige Ventilsteuerungen mit eigener Druckluftzufuhrvorrichtung, um insbesondere das Anfahren der Setzmaschine bewerkstelligen zu können.

In der DE 32 39 496 A1 wird eine Setzmaschine beschrieben, in der durch Zusatzleitungen und Zusatzventile bei Stillstand der Pulsluft in den Luftkammern ein voreingestellter notwendiger Minimaldruck und damit ein Luftpolster erhalten bleibt, wodurch ein Wasserdurchschlag in die Pulsluftleitungen vermieden und ein sofortiges Wiederanfahren der Setzmaschine nach einem Stillstand ermöglicht wird. Auch bei dieser bekannten Setzmaschine wird eine aufwendige und kostspielige Zusatzventilsteuerung benötigt, um einen einwandfreien Anfahrvorgang nach einem Stillstand zu ermöglichen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine luftgepulste Setzmaschine sowohl verfahrenstechnisch als auch vorrichtungsmäßig so zu verbessern, daß insbesondere ein Anfahren der Setzmaschine nach einem Stillstand ohne aufwendige Zusatzventilsteueung und ohne zusätzlicher Druckluft ermöglicht wird.

Die gestellte Aufgabe wird mit dem Merkmal des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Ein- und Austrittsöffnung für die Pulsluft mit Abstand (a) unterhalb der oben die Luftkammer abschließenden Wandung wird erreicht, daß bei Stillstand der Pulsluft ein komprimiertes Luftkissen der Höhe (a) erhalten bleibt, dessen untere Fläche identisch mit dem Wasserspiegel - sich in Höhe der Oberkante (b) der Ein- und Ausströmöffnung befindet. Hierdurch wird der Anfahrvorgang der Setzmaschine ohne aufwendige und kostspielige Ventilsteuerung erleichtert, da der Pulsdruck der Luft sich zum vorhandenen Druck des Luftkissens addiert und unmittelbar nach dem Start auf die gesamte freie Oberfläche der in der Luftkammer befindlichen Wassersäule wirkt und sich dadurch eine wesentlich größere, wie ein Kolben arbeitende Druckfläche ergibt. Durch die in die Luftkammer eingebrachte Gesamtenergie und durch die erheblich größere arbeitende Kolbenfläche läßt sich durch diese erfindungsgemäße Maßnahme der erste Setzhub auf dem Setzbett der Setzmaschine leicht einleiten.

Nicht nur der Anfahrvorgang der Setzmaschine wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Setzmaschine erheblich erleichtert, sondern auch der weitere Betrieb der Setzmaschine.

Das durch die über die Ein- und Auslaßöffnung nach oben hinwegschwingende Wassersäule erzeugte Luftkissen übt vorteilhaft eine dämpfende Wirkung auf die Wassersäule aus und wird dabei komprimiert. Die komprimierte Luft des Luftkissens drückt, gemeinsam mit einströmender Pulsluft, die Wassersäule nach Erreichen des oberen Totpunktes wieder nach unten, wodurch die Ein- und Auslaßöffnung wieder freigegeben wird. Durch die so erfolgte Addition der Energie des expandierenden Luftkissens zur Energie der einströmenden Pulsluft wird die abwärtsgerichtete Bewegung der Wassersäule zusätzlich vorteilhaft erheblich beschleunigt.

Die in der Luftkammer schwingende Wassersäule übernimmt auf diese Weise die Funktion einer Ventilsteuerung, indem sie die Ein- und Auslaßöffnungen für die Pulsluft periodisch freigibt und wieder schließt.

Zur Optimierung der Wasserschwingungen einer luftgepulsten Setzmaschine ist es erfindungsgemäß auch möglich, die Luftkammergröße, der Querschnitt der Leitungen und die Größe des Luftkissens an die mittlere Belastung und an die mittlere Wasserbewegung des Setzabteils anzupassen. Eine Feinregulierung mit unterstützenden Steuerungs- und Regelsystemen kann hierbei sehr vorteilhaft zur Optimierung der Wasserschwingungen einer luftgepulsten Setzmaschine beitragen.

Weitere Einzelheiten sind Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung von in Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungen der erfindungsgemäßen luftgepulsten Setzmaschine.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Teillängsschnitt einer luftgepulsten Setzmaschine mit zwei Luftkammern gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt durch das Setzabteil der Setzmaschine nach der Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch ein Setzabteil einer Setzmaschine mit nur einer darin angeordneten Luftkammer.

Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, sind in der Setzmaschine (1), und zwar in einem Setzabteil (2) mit Abstand unterhalb des Setzbettes (3) an den beiden Längswandungen (4 und 5) unten offene Luftkammern (6) angeordnet, von denen jede mit einer Ein- und Austrittsöffnung (7) für die Druckluft versehen ist. An jede dieser Ein- und Austrittsöffnung (7) ist in der Stirnwandung (8) der Setzmaschine (1) außen eine Druckluftleitung (9) angeschlossen, die mit einem oberhalb der Setzmaschine angeordneten Windkessel (10) in Verbindung steht. An die Druckluftleitung (9) ist ferner eine Zweigleitung (11) angeschlossen, die in einen in der Zeichnung nicht näher dargestellten, an sich bekannten, zur Atmosphäre hin offenen Abluft-Auffangkessel mündet. In den Leitungen (9 und 11) sind zwecks Steuerung der Druckluftzufuhr in die Luftkammer (6) oder der Druckluftabfuhr aus diesen Luftkammern Drehflügel (12) vorgesehen.

Gemäß der Erfindung sind, wie insbesondere die Fig. 2 zeigt, die Ein- und Austrittsöffnungen (7) mit einem so großen Abstand (a) unterhalb der oben abschließenden Wandung (13) der Luftkammern (6) angeordnet, daß ihre Oberkante (b) im Anfahrzustand von der jeweils in der Kammer (6) befindlichen ruhenden Wassersäule und im Betriebszustand von der schwingenden Wassersäule im Bereich ihres oberen Totpunktes (c) stets überdeckt werden.

Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung der Setzmaschine (1) ergibt sich der besondere Vorteil, daß von der über die jeweilige Auslaßöffnung (7) der Luftkammer (6) nach oben hinausschwingenden Wassersäule mit Sicherheit die gesamte Menge der Pulsluft aus der Luftkammer (6) in die Auslaßöffnung (7) gedrückt wird und dadurch eine aufwendige Ventilsteuerung zur Einhaltung eines Mindestniveaus nicht mehr erforderlich ist. Die sehr aufwendige Ventilsteuerung war bei den bisher bekannten Setzmaschinen ähnlicher Bauart bisher auch deshalb erforderlich, weil die Gefahr bestand, daß im Laufe des Betriebes der Wasserspiegel innerhalb der Luftkammer so weit nach unten wanderte, daß die Pulsluft aus der Luftkammer in das Setzabteil geblasen wurde. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird jedoch unter völliger Vermeidung dieser aufwendigen Ventilsteuerung stets ein stabiler Wasserstand in der Luftkammer (6) erreicht und das Durchblasen von Luft aus der Luftkammer mit Sicherheit vermieden. Darüber hinaus bildet sich bei der erfindungsgemäß ausgestalteten Setzmaschine oberhalb der Auslaßöffnung (7) zwischen dem obersten Totpunkt (c) der Wassersäule und der oberen Kammerwandung (13) ein Luftpolster (14), welches eine dämpfende Wirkung auf die nach oben schwingende Wassersäule ausübt und im komprimierten Zustand genügend Speicherenergie enthält, um der Wassersäule nach dem oberen Totpunkt (c) eine entsprechend hohe Bewegungsenergie auf ihren Weg nach unten zu vermitteln.

Die abwärtsgerichtete Bewegung der Wassersäule in der jeweiligen Luftkammer (6) wird also durch die gespeicherte Energie des Luftpolsters (14) und durch die Energie der Pulsluft aus dem Windkessel (10) ganz wesentlich beschleunigt. Die pulsierende Wassersäule in der jeweiligen Luftkammer (6) übernimmt auf diese Weise die Funktion einer Ventilsteuerung, und zwar dadurch, daß die Wassersäule in der Luftkammer (6) die Ein- und Austrittsöffnung (7) der Luft periodisch freigibt und wieder schließt.

Mit besonderem Vorteil kann die erfindungsgemäße Ausgestaltung bei großen luftgepulsten Abtei-Setzmaschinen zur Aufbereitung von Kohle angewandt werden, da hierdurch ein besonders günstigen Verhältnis von Arbeitsfläche des jeweiligen Setzabteils zur Kolbenfläche der Wassersäule in der Pulskammer erreicht wird, nämlich ein Verhältnis von 2 : 1, während bei anderen bisher bekannten großen Setzmaschinen dieses Verhältnis bei 3,5:1 liegt.

Gegebenenfalls kann es, wie die Fig. 3 zeigt, auch zweckmäßig sein, das Setzabteil (15) einer Setzmaschine mit nur einer unten offenen Luftkammer (16) mit Abstand unterhalb des Setzbettes zentral auszustatten und die Luftkammer in gleicher Weise wie bei der in Fig. 1 dargestellten Setzmaschine über die mit Abstand (a) unterhalb der oben abschließenden Wandung (18) angeordnete Ein- und Austrittsöffnungen (19) mit zu einem Windkessel führenden Druckluftleitung zu verbinden. Auch mit einer derart ausgebildeten und zentral angeordneten Luftkammer (16) im Setzabteil (15) einer Setzmaschine, die, wie Fig. 3 zeigt, wesentlich größer dimensioniert sein kann als die Luftkammern (6), können dieselben Vorteile erzielt werden, wie bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Setzmaschine.


Anspruch[de]
  1. 1. Luftgepulste Setzmaschine für die Aufbereitung von Mineralien, insbesondere von Kohle, mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von Wasserschwingungen, wobei zum Anheben des Setzgutes auf dem Setzbett eines Setzabteils wenigstens eine unten offene Luftkammer unterhalb des Setzbettes angeordnet ist, welche seitlich in der Stirnwandung mit einer Ein- und Austrittsöffnung für die Druckluft versehen ist, die über eine Luftleitung mit einem außerhalb der Setzmaschine angeordneten Windkessel in Verbindung steht und durch die die Druckluft impulsartig in die Luftkammer strömt, wodurch das Setzwasser aus der Luftkammer in das Setzabteil strömt und die Pulsluft anschließend durch das Zurückströmen des Wassers aus der Kammer gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberkante (b) der Ein- und Austrittsöffnung (7, 19) mit so großem Abstand (a) unterhalb der die Luftkammer (6, 16) oben abschließenden Wandung (13, 18) angeordnet ist, daß sie im Anfahrzustand von der in der Kammer (6, 16) befindlichen ruhenden Wassersäule und im Betriebszustand von der schwingenden Wassersäule mit ihrem oberen Umlenkpunkt (c) stets überdeckt wird und oberhalb des Wasserspiegels ein in der Kammer verbleibendes, komprimiertes Luftkissen (14) vorhanden ist.
  2. 2. Luftgepulste Setzmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Luftkammergröße, Querschnitt der Leitungen und Größe des Luftkissens an die mittlere Belastung und an die mittlere Wasserbewegung des Setzabteils (2, 15) angepaßt sind.
  3. 3. Luftgepulste Setzmaschine nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch unterstützende Steuerungs- und Regelsysteme zur Feinregelung jedes Setzabteils.






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