Die Erfindung betrifft ein Entwässerungs-Schöpfrad, das drehbar in einer Wanne gelagert ist, für Anlagen zur Sandaufbereitung, bei dem die am Umfang des Schöpfrades angeordneten Becher die mit dem Sand-Wassergemisch beschickte Wanne durchlaufen, bei dem die Böden der Becher als Spaltsiebe für den Ablauf des aus der Wanne mitgenommenen Wassers ausgebildet sind, und bei dem sich an den Boden jedes Bechers eine durch senkrecht zu den Seitenwänden des Schöpfrades verlaufende Bleche definierte Kammer anschließt, die sich in Richtung auf das Radinnere erstreckt und an ihrem zum Radinneren weisenden Ende offen ist.
Bei der Aufbereitung von Sand und Kies wird das geförderte Material in der Regel zunächst einer Siebmaschine zugeführt, die das Material nach Größen sortiert, und anschließend wird das ausgesiebte feinkörnigere Material einer Schöpfradanordnung zugeführt, in der das Material gewaschen und anschließend von dem Wasser getrennt wird. Das Gemisch aus Sand und Wasser wird dabei in eine Wanne eingeleitet, in der ein Schöpfrad mit an seinem Umfang angeordneten Bechern langsam rotiert, wobei die Becher kontinuierlich das Wasser-Sandgemisch aufnehmen. Durch die als Spaltsiebe ausgebildeten Böden der Becher kann das mitgenommene Wasser, wenn die Becher die Wanne verlassen, in die Wanne zurückfließen. Nach etwa einer halben Umdrehung des Schöpfrades nach Auftauchen der Becher aus dem Wassorspiegel in der Wanne geben die Becher dann jeweils den vom Wasser weitgehend befreiten Sand an eine Förderstrecke ab.
Die Kies- und Sandvorkommen, die keinerlei Verunreinigungen enthalten, sind inzwischen weitgehend abgebaut worden, so daß in zunehmendem Maß auch solche Vorkommen ausgebeutet werden müssen, in denen Holz, Kohle und andere unerwünschte Bestandteile enthalten sind. Diese Bestandteile müssen aus dem Material entfernt werden, weil sie andernfalls bei der Verwertung des Sandes in Beton störende Einschlüsse bilden, die zum Teil sichtbar sind. Während die Entfernung der Verunreinigungen bei grobkörnigem Material bereits bei der Aussiebung geschieht, muß die Beseitigung aus feinkörnigem Material beim Wasch- bzw. Entwässerungsvorgang erfolgen. Die bisher bekannten, zur Entwässerung verwendeten Schöpfräder erfüllen diese Anforderung nur unzureichend oder gar nicht.
Aus der DE-B-12 08 261 ist eine Kiesentwässerungsvorrichtung mit einem in eine Schöpfwanne eintauchenden Schöpfrad mit auf dem Umfang verteilten Schöpfbechern bekannt, bei dem sich an den Boden jedes Bechers eine durch senkrecht zu den Seitenwänden des Schöpfrades verlaufende Bleche definierte Kammer anschließt, die sich in Richtung auf das Radinnere erstreckt und an ihrem zum Radinneren weisenden Ende offen ist. Die Bleche haben dabei lediglich die Funktion von Wasserableitblechen, die an ihrem unteren Ende derart abgekantete Schenkel aufweisen, daß auf diesen das Wasser zu einer Seite abgeleitet und durch Ausschnitte in der Seitenwand des Schöpfrades nach außen austreten kann, ohne in die Wanne zurückzugelangen.
Aus der US-A-1,812,280 und der CH-PS 298 425 sind Vorrichtungen zum Waschen und Sortieren von Kies bzw. Sand bekannt, bei denen das zu waschende Material in rotierenden oder translatorischen Vorrichtungen einem Wasserstrom ausgesetzt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Entwässerungs-Schöpfrad der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem bei der Entwässerung des Sandes störende Bestandteile auf einfache Weise beseitigt werden können.
Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kammern durch spiralförmige, von den Seitenwänden des Schöpfrades vollständig begrenzte Bleche gebildet werden, deren eines Ende jeweils an der zum Inneren des Schöpfrades weisenden Seite des zugehörigen Bodens befestigt ist und deren anderes Ende auf einem vorgegebenen Radius des Schöpfrades endet, daß mehrere Injektorvorrichtungen ortsfest in der Wanne unterhalb des Wasserspiegels so angeordnet sind, daß mit ihnen in die an ihnen vorbeilaufenden offenen Enden der Kammern ein Medium in Richtung auf die Böden der den Kammern zugeordneten Becher injizierbar ist, und daß die Injektion in eine Kammer unterbrochen wird, sobald die Oberfläche des zu der Kammer gehörenden auftauchenden Bechers eine vorgegebene Höhe über dem Wasserspiegel erreicht, während mindestens die nachfolgende Kammer, vorzugsweise die drei nachfolgenden Kammern, mit dem Medium beaufschlagt bleiben, daß die Injektion so stark bemessen ist, daß in den betroffenen Bechern ein Aufstrom entsteht, und daß Mittel vorgesehen sind, um das durch den Aufstrom in den Bechern gebildete Oberflächenwasser mit darin aufgeschwommenen Verunreinigungen seitlich abzuführen.
Praktische Versuche haben gezeigt, daß auf diese Weise die unerwünschten Bestandteile aus dem Sand wirksam entfernt werden können, wobei durch Einstellung von Druck und Menge des injizierten Mediums auch unerwünschter Feinsand ausgeschwemmt werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung enthalten die zur Abführung des Oberflächenwassers dienenden Mittel ein die Befestigungsstelle des Bleches am Boden des Bechers überbrückendes zweites Blech, das mit den Seitenwänden des Schöpfrades, dem zu dessen Inneren weisenden Endbereich des ersten Bleches und einem sich an die Befestigungsstelle des ersten Bleches anschließenden Siebbereich eine zweite, gegenüber der ersten Kammer kleinere Kammer bildet, die mit einem seitlichen Abfluß versehen ist.
Vorzugsweise ist dabei der sich an die Befestigungsstelle des ersten Bleches anschließende, in die zweite Kammer mündende Siebbereich mit einer größeren Siebspaltbreite versehen als der in die erste Kammer mündende Siebbesreich. Auf diese Weise kann das Oberflächenwasser mit den Verunreinigungen rasch in die zweite Kammer hineinfließen.
Es ist von Vorteil, in der Wanne wenigstens eine Überlaufrinne mit einem nach außen führenden Abfluß vorzusehen, die höhenverstellbar oder schwenkbar angeordnet ist. Hierdurch wird es möglich, die Menge des auszuscheidenden Feinsandes zu beeinflussen.
Vorzugsweise dient als injiziertes Medium Wasser. Statt dessen kann jedoch auch Luft verwendet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung stellen dar:
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, enden die Enden der nach außen gekehrten Seiten der Böden 6 in einer Schneide 9, durch die die Aufnahme des Sandes aus der Wanne 1 erleichtert wird. An den Enden der nach innen gekehrten Seiten der Böden 6 ist jeweils ein massives Blech 17 befestigt, dessen Ende mit der Schneide 9 des in Umlaufrichtung folgenden Bechers verbunden ist.
An der nach innen gekehrten Seite der Böden 6 ist jeweils das eine Ende eines Bleches 10 angebracht. Die Bleche 10 verlaufen spiralförmig in Richtung zum Inneren des Schöpfrades und enden alle auf demselben Radius 11 des Schöpfrades. Die Bleche 10 bilden mit den seitlichen Begrenzungswänden 12 unter jedem der Böden 6 eine Kammer 13, die an ihrem inneren Ende offen ist. Die Böden 6 sind in bekannter Weise als Spaltsiebe ausgebildet, wobei die Bereiche der Böden, die sich von der Schneide 9 bis zur Befestigungsstelle 14 der Bleche 10 erstrecken, eine Spaltweite haben, die ein problemloses Abfließen des mitgenommenen Wassers aus den Bechern 3 ermöglicht, während die Spaltweite des Bereichs 16 der Böden von der Befestigungsstelle 14 bis zu ihrer Verbindung mit dem Blech 17 wesentlich größer ist als in dem in die Kammern 13 mündenden Bereich. Der mit der größeren Spaltweite versehene Bereich 16 mündet jeweils in eine kleine Kammer 18, die durch ein die Befestigungsstelle 14 überbrückendes Blech 19, die Begrenzungswände 12 des Schöpfrades 2, den Bereich 16 des Bodens 6 und das obere Ende des Bleches 10 gebildet wird. Die kleinen Kammern 18 sind jeweils mit einem Abfluß 20 versehen, der in eine nicht dargestellte Rinne außerhalb der Begrenzungswände 12 des Schöpfrades 2 mündet.
In der Wanne 1 sind ortsfest unterhalb des Wasserspiegels 7 mehrere Düsen 21, die an Versorgungsrohre 22 angeschlossen sind, so angeordnet, daß in die freien Enden von mehreren Kammern 13, wenn diese an den Düsen 21 vorbeilaufen, ein Medium in Richtung auf die zu den Kammern gehörenden Böden 6 injiziert werden kann. Die Versorgungsrohre sind über regelbare Ventile 23 an eine Wasserversorgung angeschlossen. Durch die Ventile kann die Menge und der Druck des aus den Düsen 21 in die Kammern 13 injizierten Wassers eingestellt werden. Die Einstellung erfolgt in jedem Fall so, daß das injizierte Wasser bis zu den Bechern 3 gelangt und dadurch in diesen ein Aufstrom erzeugt wird, durch den Verunreinigungen, die leichter als der Sand sind, aufschwimmen.
Die Düsenanordnung erfolgt so, daß der Aufstrom in den Bechern erzeugt wird, die vor dem Auftauchen aus dem Wasserspiegel 7 stehen, wobei die Injektion in eine Kammer 13 unterbrochen wird, sobald die Oberfläche des zu dieser Kammer gehörenden Bechers eine vorgegebene Höhe über dem Wasserspiegel 7 erreicht. Das Oberflächenwasser mit den aufgeschwommenen unerwünschten Bestandteilen wie Holz, Kohle etc. kann nach dem Auftauchen durch den Siebbereich 16 mit der großen Spaltweite in die zugehörige kleine Kammer 18 strömen und von dort über den seitlichen Abfluß 20 abgeführt werden. Eine mit Wasser oder Luft gespeiste ortsfeste Düsenanordnung 24, die seitlich auf die Oberfläche des jeweils auftauchenden Bechers gerichtet ist, kann dabei das Hineinströmen in die Kammer 18 unterstützen. Bei einer praktischen Ausführungsform hat sich eine Siebweite von etwa 6 mm im Bereich 16 der Böden 6 als geeignet erwiesen, während die Siebweite im übrigen Bereich der Böden etwa 1 mm beträgt. Die Anzahl der jeweils von den Düsen 21 beaufschlagten Kammern 13 hängt von den jeweiligen Umständen ab und kann diesen Umständen entsprechend mittels der Ventile 23 gewählt und angepaßt werden.
Die Höhe des Wasserspiegels kann durch einen einfachen Überlauf konstant gehalten werden, jedoch können auch Regelvorrichtungen vorgesehen werden, die die Ventile 23 oder Pumpen steuern.
Von Vorteil ist, wenn ein Überlauf in Form von zwei Überlaufrinnen 25 vorgesehen ist, die an einander gegenüberliegenden Seiten innerhalb der Wanne 1 angeordnet sind, und von denen ein Abflußstutzen 26 nach außen führt. Die Abflußrinnen 25 sind in der Höhe verstellbar gelagert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Überlaufrinnen 25 jeweils um eine zu ihrer Längsausdehnung senkrecht verlaufende horizontale Achse 27 schwenkbar gelagert, die zugleich die Achse des Abflußstutzens 26 ist. Die Schwenkachse 27 mit dem Abflußstutzen 26 ist jeweils nahe einem Ende der Überlaufrinne angeordnet. In der Normalstellung verlaufen die Oberkanten der Überlaufrinnen horizontal. In dieser Stellung ist der Wasserspiegel am höchsten, und der Überlauf des Wassers erfolgt auf der gesamten Länge der Überlaufrinnen. In diesem Fall wird wenig Feinsand ausgeschieden.
Um mehr Feinsand auszuscheiden, werden die Überlaufrinnen durch Schwenken um ihre Achsen 27 an dem dem Abflußstutzen gegenüberliegenden Ende abgesenkt. Dadurch wird der Wasserspiegel abgesenkt. Außerdem erfolgt der Wasserüberlauf nicht mehr auf der gesamten Länge der Rinnen, sondern nur noch auf einem Teilstück. In diesem Bereich ist dann die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers entsprechend größer, so daß mehr Feinsand ausgeschieden wird.
Wenn - wie dargestellt - zwei Überlaufrinnen 25 vorgesehen werden, sollte die Schwenkbewegung synchronisiert werden. Die Mittel für die Ausführung der Schwenkbewegung können beliebig ausgebildet sein. Z.B. kann das freie Ende der Überlaufrinnen 25 mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch abgesenkt und angehoben werden. Eine einfache Lösung ist in Fig. 1 angedeutet. Dort ist am freien Ende der Überlaufrinne 25 eine Spindel 28 drehbar gelagert, die mittels eines Handrades 29, das sich auf einer ortsfesten, vorzugsweise mit der Wanne 1 verbundenen Platte 30 abstützt, in ihrer Achsrichtung verstellbar ist und dadurch die Überlaufrinne 25 um die Achse 27 schwenkt.
Natürlich muß auch dafür gesorgt werden, daß eine ausreichende Abdichtung zwischen der Wanne 1 und dem jeweiligen Abflußstutzen 26 vorhanden ist, damit kein Wasser außerhalb des Abflußstutzens 26 austritt.
Das den Düsen 21 zugeführte Medium ist vorzugsweise Wasser, jedoch wäre es statt dessen auch möglich, den gewünschten Aufstrom der unerwünschten Bestandteile des Sandes durch Luft zu bewirken.