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Verfahren zur Abscheidung fester Stoffe aus Fliissigkeiten, Trtiben, Pulpen nsw. durch Absitzenlassen.
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und 16 bilden zusammen einen Fang.
Ein Auslassrohr 16 führt vom Gefäss 13 unter und neben dem Behälter 5 bis über die Kante der
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ragt in das Gefäss 3 hinein und ist in wagrechter Ebene rechtwinklig so abgebogen, dass die durch dieses Rohr 20 zugeleitete Flüssigkeit in dem Ringraum zwischen dem Rohr 15 und der Wendung des Gefässen. 1.'3 kreisen muss. Die Richtung des aus der Mündung des Rohres 20 austretenden Stromes ist so gewählt, dass die kreisende Flüssigkeit bis zu einer Höhe etwas oberhalb der Mündung des Rohres 7. 5 keine Wirkung auf den Schlamm am Boden des Gefässes 13 haben kann, vielmehr aufsteigt und den über diese Höhenebene aufsteigenden Schlamm verdünnt und mitnimmt.
Zu dem Zwecke kann das Ende des Rohres 20
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so hat sich der Schlamm in gewisser Menge auf dem Behälterboden angesammelt. Ein Teil davon Ist durch das Rohr 15 in den Fang gesunken, der vorher mit Wasser getüllt war. Der Schlamm sinkt aber immer weiter nach und verdrängt das Wasser aus dem Fang, das nun in die Rohre 16 und 20 getrieben wird, bis der hydrostatische Druck des Wassers in den Rohren dem der Flüssigkeitssäule im Behälter und im Fang das Gleichgewicht hält. Der Zustand des Systems der dann besteht, ist in der Fig. 1 dargestellt, wo die feinere Strichlung die klare Lösung, die stärkere den Schlamm andeutet.
Das Wasser in den Rohren 16 und 20 steht hier höher als die Füllung des Behälters, da es sich um eine reine Flüssigkeitssäule gegenüber einer solchen handelt, die aus einer Mischung von Flüssigkeit und Feststoffen besteht und die ein höhere3 spezifisches Gewicht besitzt als die erstere. Erfolgt keine weitere Zufuhr von Feststoffen, so verbleibt das System fortdauernd in der dargestellten Lage, da ein vollkommener Gleichgewichtszustand obwaltet. Bei Zuführung von Feststoffen durch Einführen von frischer Pulpe in den
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Oberflächen des abgesetzten Schlammes im Behälter und Fange.
Offenbar kann man also durch Einstellung der Ablaufhülse 17 die Schlammschicht im Behälter 5 bestimmen, regeln und in gewünschter Höhe halten. Mit wachsender Schlammschicht im Behälter steigt auch die Standhöhe des Schlammes im Fang, bis sie die Mündung des Waschrohres 20 erreicht. Wird nunmehr Wasser aus der Leitung 22 durch das Rohr 20 zugeführt, so mischt sich das aus dem Rohr 20 zugeführte, in das Gefäss 13 eintretende Wasser mit dem hochgestiegenen Schlamm, verdünnt ihn in seiner obersten Schicht und führt ihn aus dem Fang durch das Rohr 16 fort.
Wie schon erwähnt, ist der eintretende Wasserstrom so gerichtet, dass er die Sehlammasse unterhalb der Ausmündung des Rohres 15 nicht stören kann, damit ein ununterbrochener Verschluss des Fanges gewahrt bleibt. Dadurch bleibt das Niveau der Schlammschicht im Gefäss 13 das Gleiche, da der Sehlamm in dem Masse wie er dieses erreicht und überschreitet, vom Waschwasser fortgeführt wird. Da der Druck
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der Rohres 16 konstant ist, und da auch das Niveau der Schlammschicht im Fange, wie eben erörtert, konstant bleibt, muss auch die Standhöhe des Schlammes im Behälter 5 konstant bleiben. Dass sich dies so verhält, lässt sich, wie folgt, zeigen.
Angenommen, der Behälter 5 sei mit Pulpe gefüllt worden, aus der sich der Schlamm mehr oder weniger abgesetzt hat, und angenommen, ein Strom Waschwasser geht durch denFang und fliesse aus dem Rohr16, und angenommen, das Überlauf ende des Rohres 16 ist auf einem bestimmten Höhenstand gegen- über dem Niveau derFüssigkeitimBehä.
lter J eingestellt, und dass das ganze System den eben beschriebenen Gleichgewichtszustand erreicht hat, bei dem das Niveau der Schlammschicht im Fange genau unterhalb desWirkungsniveaus des einströmenden Waschwassers liegt, und angenommen, ein ununterbrochener Zufluss von Pulpe zum Behälter 5 findet statt, so wird das Gewicht des sich neu abzusetzenden Schlammes sich den des bereits abgesetzten addieren. Da der hydrostatischeDruck des Waschwassers eine bestimmte Grösse hat, die gerade ausreicht, um den Gesamtdruck der aus Schlamm und klarer Lösung bestehenden
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ansammelt.
Die Folge davon ist, dass das Schlammniveau im Behälter praktisch an gleicher Stelle bleibt, gleichviel mit welcher Geschwindigkeit die Zufuhr in dem Behälter erfolgt vorausgesetzt dass die Höhenlage des Fangüberlaufes, die Zufuhrgeschwindigkeit, sowie das spezifische Gewicht und die Absetz- chwindigkeit sowie das spezifische Gewicht und die Absetzgeschwindigkeit des Schlammes konstant bleiben.
Aus Vorstehendem ergibt sich, dass jede Änderung im spezifischen Gewicht des Schlammes oder in seiner Absetzgeschwindigkeit oder auch des Niveaus des Fangüberlaufes eine Änderung des Schlamm- niveaus im Behälter J nach oben oder nach unten hin zur Folge hat, bis wieder ein Gleichgewichtszustand eingetreten ist. Dann bleibt das Schlammniveau im Behälter feststehen, so lange, bis eine neue Änderung in einem oder in allen der genannten veränderlichen Vehrältnisse eintritt. Das Gleichgewicht des Systems ist somit stabil, da es nach einer Störung von selbst zur Norm zurückkehrt.
Die erwähnten veränderlichen Verhältnisse liegen gewöhnlich nur in einem engen Rahmen ; daher kann auch die Tiefe der Schlamm-
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dickte Schlamm mit Wasser od. dgl. verdünnt werden muss, und hier namentlich dann, wenn mit Gegenstromdekantierung, zwecks Scheidung der Lösung von Schlamm gearbeitet wird. Bei der gewöhnlichen Art der Gegenstromdekantierung bildet das Absetzenlassen des Schlammes bis zu möglichst hoher Dichte und das Abziehen der Lösung den ersten Schritt. Danach wird der abgesetzte Schlamm abgezogen und verdünnt und die so gebildete neue Pulpe lässt man dann wieder absetzen. Dieser Vorgang des Verdünnen und Wiederabsetzens wird so oft wie nötig wiederholt.
Um eine Höchstleistung zu erreichen, ist es von grösster Wichtigkeit, dass bei jede, Phase der Schlamm eine möglichst hohe Dichte gewinnt und dass nach Erreichung dieses Zustandes sofort zur nächsten Arbeitsphase übergegangen wird.
Das Verfahren bietet besondere Vorteile in der Ausführungsweise, bei der die Bewegung des Schlammes von Phase zu Phase mit einer gleichzeitigen Verdünnung durchgeführt wird, da die selbsttätige Regelung des Schlammniveaus in jedem Behälter dahin wirkt, einen Höchstdichtegrad des Schlammes zu erzeugen. Weiter bedarf der Apparat, da Verstopfungen bei der grossen Breite der Wege nicht auftreten und eine selbsttätige Regelung besteht, keiner Ergänzung, nachdem er einmal für ein Material bestimmter Art und Menge eingestellt worden ist.
Die breiten Schlammwege mit nur wenig Biegungen und ohne Ventile oder Drosselungen geben
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Bei bekannten Apparaten mit Ventilen und Düsen zum Regeln des Schlammabganges ist das nicht der Fall. Auch die gebräuchlichen Pumpen mit ihren Ventilen, Kolben, Membranen geben bei den bisherigen Apparaten zu vielerlei Störungen des Betriebes Anlass, die bei dem vorliegenden Apparat nicht auftreten können. Dazu kommen noch die erheblichen Kosten solcher Pumpen und ihres Betriebes, wohin-
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führung des Schlammes benötigt wird.
Ein Hauptvorteil dieses Verfahrens liegt ferner darin, dass das System sich jederzeit im Gleichgewichtszustande befindet, so dass gewöhnliche Änderungen in den Verhältnissen keine Regelung oder Veränderung in der Einstellung erfordern, während überall dort, wo mit Pumpen, Ventilen, Düsen gearbeitet wird, ein nicht stabiles Gleichgewicht vorherrscht, da bei irgendeiner den Schlamm beeinflussenden Änderung in den Arbeitsverhältnissen eine kumulativ Wirkung auf den Schlamm eintritt, so dass er seine normale Beschaffenheit verliert und Wiedereinstellungen oder sonstige Abhilfe erforderlich werden, um die normalen Arbeitsverhältnisse wieder anzubahnen.
Hat bei dem vorliegenden Verfahren eine Änderung in den Arbeitsverhältnissen zur Folge, dass der Schlamm an seiner gewöhnlichen Dichte verliert, so sinkt auch das Gewicht der Schlammsäule.
Daher sinkt auch die Geschwindigkeit mit der der Schlamm in den Fang niedergeht und der Schlamm verbleibt länger im Behälter 5. Damit aber steigt wieder die Dichte des Schlammes und es kehren die normalen Verhältnisse wieder zurück. Steigt dagegen die Schlammdichte aus irgendeinem Glunde, so wirkt das damit erhöhte Gewicht der Schlammsäule im Behälter 5 auf einen schnelleren Niedergang des Schlammes in den Fang hin, dabei aber wird die Verweilungsdauer des Schlammes im Behälter 5 wieder gekürzt, und wie vorher kehren damit die normalen Verhältnisse wieder zurück.
Ändert sich auch die Geschwindigkeit, mit der sich der Schlamm im Behälter 5 absetzt, auf Grund einer Änderung in der Zuführungsgeschwindigkeit oder Verdünnung, namentlich wenn der Fang Schlamm von Höchstdichte empfängt, so hat jede Geschwindigkeitsänderung sofort eine entsprechende Änderung in der Durchflussgeschwindigkeit im Fang zur Folge, so dass keine Einstellung oder Regelung benötigt wird. Dies trifft auch zu für den Fall, wenn die Zuführungsgeschwindigkeit oder Speisegesehwindigkeit
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wächst und der Schlamm zu schnell durch den Behälter 5 geht, als dass er die gewünschte Dichte erreichen konnte.
Das ist ein Zustand, der gewöhnlich nicht erreicht wird, bevor der Schlamm über den Rand des Behälters fliesst und eine Neueinstellung der Speisegeschwindigkeit erfordert, ausgenommen in Fällen, wo im Behälter das Schlammniveau eine beträchtliche Strecke unter der überlaufkante gehalten wird.
Wenn die Speisegeschwindigkeit sinkt, so findet im Fange keine Änderung statt und wird der Schlamm darin bei Höchstdichte aufgenommen, ausser dass die Geschwindigkeit des Schlammdurch- flusses etwas sinkt. Hört die Zufuhr ganz auf, so hört auch der Schlammdurchf1uss völlig auf, und das Schlammniveau im Behälter 5 bleibt dann nahe der gewöhnlichen Arbeitsgrenze.
Wird der Fang so eingestellt, dass der Schlamm von geringerer als Höchstdlichte fördert, so bewirkt ein Nachlassen in der Zufuhrgeschwindigkeit ein etwas grösseres Nachlassen im Sclammdurchiluss und damit tritt dann eine Zunahme in der Schlammdichte ein, bis die Änderung gross genug ist oder die Zufuhr vollständig aufhört und die Schlammdichte im Fang die Höchstgrenze erreicht. Dies ist in der Praxis der einzige Fall, wo eine Neueinstellung eines Teiles der Anlage nötig wird, um einen Schlammdurchfiuss von gewünschter Dichte zu erhalten.
Vergleicht man damit eine Anlage mit Ventilen oder Düsen, wo der Schlammdurchfluss durch Eingangsgewiehtswirkung erfolgt und durch Einstellung eines Ventiles oder durch Änderung des Durchmessers einer Rohrauslass- oder Düsenöffnung geregelt wird, so findet man, dass hier beim Sinken der Schlammdichte aus beliebigen Gründen, auch die Viskosität geringer wird, und daher, da der hydrostatische Druck praktisch konstant ist, die Durchflussgeschwindigkeit durch das Ventil oder die Rohrmündung wächst.
Das hat aber eine schnellere Bewegung des Schlammes, eine kürzere Verweilungs-
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anderseits die Schlammdichte über die Norm steigt, so wächst auch die Viskosität die Durchflussgeschwindigkeit nimmt ab und die Verweilungsdauer wird länger mit daraus folgender Steigerung der Schlammdichte, also auch hier wird der normale Zustand noch verschlimmert.
Im Falle einer ein feststehendes Volumen in gegebener Zeiteinheit ausstossenden Pumpe stellt sich eine bestimmte Kompensationswirkung ein, wenn Änderungen in der Schlammdichte auftreten, u. zw. infolge der geringeren Menge Feststoffe pro Volumeneineit bei geringerer Dichte und der höheren Menge pro Volumeneinheit bei grösserer Dichte als normalerweise. Indessen reagiert keine der bekannten Arbeitsweisen mit Ventil- und Rohrdüsen oder Pumpenbetrieb zur Schlammabscheidung in irgendeiner Weise auf änderungen in der Zuführungs- oder Speisegeschwindigkeit oder Verdünnung, so lange jene Änderungen nicht auch eine Änderung in der Schlammdichte an der Austragsstelle zuwege gebracht hat.
Wächst die Zufuhrgeschwindigkeit, so füllt sich der Behälter unvermeidbar mit Schlamm und läuft über,
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genommen wird. Hört die Zufuhr ganz auf, so entleeren hier die Ventilpumpen usw. Systeme die Lösung, falls nicht aufgepasst wird, und wenn dann die Zufuhrverhältnisse wieder auf die Norm zurückgebracht sind, so werden immer noch weitere Bedienungsarbeiten und Einstellungen an der Apparatur erforderlich sein.
Ist bei diesem Verfahren einmal eine gehörige Einstellung für einen bestimmten Wirkungsgang erfolgt, so kann man danach weiter arbeiten, ohne dass eine besondere Wartung oder eine Änderung in der Einstellung und Regelung der Apparatur nötig wird, wenngleich die Zuführung-Verhältnisse in weiten Grenzen sich ändern mögen. Bei den bekannten Methoden der Schlammabscheidung wird dagegen eine regelmässige Wartung und Besichtigung unentbehrlich und alle Änderungen in den Zuführungsverhält- nissen verlangen, von geringsten Schwankungen abgesehen, eine sofortige Neueinstellung der Apparatur.
Zusammengefasst stellen sich die Vorteile des neuen Verfahrens kurz wie folgt dar :
1. Selbsttätige Regelung der Schlammdichte.
2. Kein Eintritt von Verstopfungen.
3. Einfache Bauart bei niedrigen Anlagekosten.
4. Keine beweglichen Teile bei geringstem Bedürfnis an Wartung und Reparaturen, ao niedt'is : ejt Betriebskosten.
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des bekannten Dorrsystems vornehmen. Dabei wird zwar eine geringe bauliche Abänderung des schon beschriebenen Apparates notwendig, allein im Prinzip bleiben Verfahren und Vorrichtung ungeändert. In der Fig. 3 ist ein solcher, mit mehreren Etagen arbeitender Eindickungsapparat für diesen Ausführungsfall des Verfahrens dargestellt. Der Behälter 25 besitzt eine Überlaufsrinne 26 und zwei Oberböden 28 und 24 von leicht konischer Form, so dass drei Abteile vorhanden sind.
Eine Rühr-und Sammel- vorrichtung leitete den auf den drei Böden absitzenden Schlamm zu zentralen Austragsöffnungen ; oie besteht aus einer senkrechten Hängewelle 28 mit Kugelantrieb, 29 am oberen Ende und mit radialen. nach aufwärts gerichteten Armen 80 Über jedem der drei Böden. Die Arme sind mit Schrauben oder Rührleisten il versehen.
Die Ablauföffnungen werden von Rohrstutzen 35 gebildet, die von Gefässen 3 :. 1 umgeben sind. Die Gefässe 33 der beiden oberen Etagen sind oben offen und unten geschlossen, sitzen festverbunden auf
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Flanschen der Welle 28 und reichen mit ihren oberen Rändern nicht bis ganz an die Böden 2J bzw. ç Das unterste Gefäss 8J ist dagegen mit seinem oberen Rande an den Boden angeschlossen und mit einem Austragrohr 34 versehen.
Der Apparat besitzt somit drei Absitzkammern A, B, C. Klare Lösung fliesst vom Abteil J. über in die Rinne 26 und aus den Abteilen B und C durch die Überlaufrohre 43 und 44 ab. Die Überlaufenden dieser beiden Rohre werden von einstellbaren Hülsen 37 gebildet, um das Uberlaufniveau einstellen zu können. Der Anlauf der Lösung erfolgt hier in zwei Gefässen 45, 46. Das unterste Gefäss steht durch ein Steigrohr. 36 mit einem dritten Ablaufgefäss. 38 in Verbindung und auch hier ist auf dem Rohr eine einstell- bare Überlaufhülse 37 vorgesehen.
Die Stützen Ja bilden mit den Gefässen 33 Fänge, wie schon bei der Fig. 1 beschrieben. Der Fang unter dem Boden. 3. 3 erhält sein Waschwasser aus dem Gefäss 46 mittels der Rohrleitung 40, der Fang unter dem Boden 24 empfängt Waschwasser oder Lösung durch die mit einem Einlauftrichter versehene Rohrleitung 40'und dem Fang unter dem untersten Boden wird das Waschwasser durch das Rohr 40" zugeführt. Auf der Unterseite der beiden Böden 23, 24 ist je ein Führungszylinder 47 vorgesehen, der ober das Gefäss 33 greift und dazu dient, die Vermischung der aus dem Fang ablaufenden verdünnten Pulpe mit der klaren Lösung im oberen Teile der beiden Kammern B und C zu verhindern.
Der Schaber 48 an den Rohrstutzen J der beiden oberen Böden dient zum Lösen der sich auf dem Boden der Gefäss feststehenden Stoffe.
Die Arbeitsweise der in der Fig. 3 dargestellten Anlage ist folgende : Im Betrieb findet eine Be- wegung des Schlammes durch die Fänge und seine Verdünnung mittels Waschwasser in gleicher Weise wie im Apparat nach Fig. 1 statt. Aus den Fängen der Böden 2. 3 und 24 geht der Schlamm aber nicht wie in der Fig. 1 durch ein Rohr ab, sondern ersteigt über den Rand der Gefässe 33 und durch den Ringkanal zwischen Gefäss und Führungszylinder zwischen 47 zum Absetzen auf den nächsten Boden nieder. Die dabei abstehende klare Lösung im oberen Teile der Kammern B und C fliesst durch die Rohre 53,. 55 ab.
Der Ablauf aus dem Rohre der untersten Kammer erfolgt oberhalb der Standhöhe der Flüssigkeit in der obersten Kammer. A in Abhängigkeit von dem aus dem Gewicht des Schlammes in allen oberen Kammern - ich ergebenden Gesamtdruck, der gleich der Summe der Drucke der Schlammsäulen, in den beiden oberen Kammern ist. So hat dann die mittlere Kammer eine mögliche Unterlauf standhöhe, die niedriger liegt als die der untersten Kammer, u. zw. entsprechend der Schlammenge in der mittleren Kammer. Der hydrostatische Druck, der zu überwinden ist, um dasWaschwasser in den Fang gelangen zu lassen, entspricht der Standhöhe des Überlaufrohres der betreffenden Kammer.
Daher hat das Überlaufrohr der untersten Kammer C eine grössere Höhe als das der nachfolgenden Kammer B, so dass die von ihm anlaufende Flüssigkeit unmittelbar in die Waschleitung für den Fang der nächsten Kammer B geführt werden kann.
Das gilt dann auch weiter für die folgenden Kammern, wenn das System eine grössere Anzahl, die beliebig gewählt werden kann, besitzt.
Bei dieser Einrichtung kann man demnach das Waschwasser in den untersten Fang einleiten und als Überlaufflüssigkeit immer wieder zu den Fängen der folgenden Kammern fortleiten. Dabei fliesst dann der in der obersten Kammer abgesetzte Schlamm durch den obersten Fang, wird hier mit der Überlaufflüssigkeit der nächst unteren Kammer gemischt oder verdünnt und setzt sich, so oft als Kammern vorhanden sind, d. h. es findet ein Niedergang des Schlammes von der obersten zur untersten Kammer bei gleichzeitigem Hochgang der Waschflüssigkeit auf dem umgekehrten Wege. also eine richtige Gegenstromauswaschung oder Dekantierung statt.
Der Lauf der Flüssigkeiten und Feststoffe ist somit folgender : Die Feststoffe der in die oberste Kammer A eingeleiteten Pulpe setzen sich hier an und klare Lösung fliesst in die Rinne 26. Der auf dem Boden 23 sich absetzende Schlamm geht in den Fang, wird hier durch das aus dem Rohr 40 zuströmende Waschwasser (Lösung) verdünnt, fliesst aus dem Fang in die folgende Kammer B, wo er sich auf dem Boden 24 absetzt und geht dann in den nächsten Fang, um durch das aus dem Rohr 40'zuströmende Wasehwasser verdünnt und in die unterste Kammer geschwemmt zu werden. Der Fang dieser Kammer nimmt dann den sich absetzenden Schlamm auf und das durch die Leitung 40"zugeführte Wasehwasser führt ihn durch die Leitung J6 seiner weiteren Verwendung zu.
Soll der Schlamm aus dem untersten Fang mit hoher Dichte abgezogen werden, so kann man zu dem Zwecke eine Pumpe od. dgl. benutzen. Die in der Fig. 3 dargestellte Einrichtung des Fanges ist für den Fall bestimmt, wo der Schlamm so weit verdünnt werden kann, dass er leicht abfliesst.
Das durch die Leitung 40"zugeführte Wasser zum Fortführen des Schlammes durch das Rohr : 36 mit einstellbarer Mündung 87 dient lediglich zur Fortleitung des ausgearbeiteten Schlammes und hat mit dem übrigen Betriebe der Anlage weiter nichts zu tun.
Das im Gegenstrom arbeitende Waschwasser wird durch das Rohr 40'eingeleitet, dessen äussere Mündung so hoch liegt, dass das Wasser jeden Gegendruck im Apparat überwindet. Nachdem es durch den Fang des Bodens 24 der Kammer B gegangen ist und den Schlamm darin ausgeschwemmt hat, was natürlich ununterbrochen geschieht, aber auch absatzweise geschehen kann, fliesst es aufsteigend durch das Rohr 44 und über dessen einstellbare Überlaufhfilse 37 in das Gefäss 46 ab, um durch das Rohr 40 in den Fang des obersten Kammerbodens 23 zu gelangen. Hier wirkt das Wasser wieder in gleicher Weise auf den
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Der hydrostatische Ausgleich bei der Anlage nach Fig. 3 ist folgender : Im untersten Fang it der Druck, dem die verdünnte Schlammsäule im Rohr 36 das Gegengewicht zu halten hat, gleich dem Gewicht des Schlammes und der Lösung im ganzen Behälter. Da der Schlamm mit dem Wasser im Rohr. 36 auf-
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des Bodens 24 entspricht dem Inhalte in den Kammern A und B. Diesem Druck steht eine Säule klaren Wassers im Überlaufrohre 44 gegenÜber und daher hat das Überlaufende dieses Rohres immer eine be-
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Ausmündung des Rohres 44 und der tieferen Kante der Rinne 26.
Dieser geringe Druck im obersten Fang und die daher kommende niedrigere Lage des Überlaufende des Rohres 4-3 ermöglichen es, dass aus dem Rohr44 überlaufende Wasser unmittelbar in das zum obersten Fang führende Waschwasserrohr zu leiten. Ist der Überlauf aus dem untersten Fang so eingestellt worden, dass er einem gewissen Gesamtbetrage an Schlamm im Behälter 25 das Gleichgewicht hält, so wird er den Betrag ununterbrochen aufrecht erhalten, obzwar das Verhältnis des Gesamtbetrages auf den einzelnen Absetzböden sich erheblieh 25 ändern mas.
Die Schlammenge auf den einzelnen Böden hängt von der Höhenlage des Überlaufes aus der
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t'oberläufer ab. Beispielsweise wenn bei der durch den untersten Fang an einem bestimmten Punkt gehaltene Gesamtschlammenge die andern Überlaufenden auf Punkte eingestellt sind, welche den Abstand zwischen dem Überlauf vom untersten Fang und der Überlaufkante der Rinne 26 gleichmässig teilen. so wird auch die Gesamtschlammenge gleichmässig unter die einzelnen Böden verteilt werden. In diesem Falle entspricht die Überlaufhöhel1lage für den untersten Fang der Lage, wenn der Fang verdünnte Pulpe abgibt, mit einer Korrektur für den Unterschied im spezifischen Gewicht gegenüber einem Ablauf von klarer Lösung.
Die bereits genannten Vorzüge des einfachen Apparates nach Fig. 1 treffen auch auf den Etagen-
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wird und ein Apparat mit beispielsweise drei Etagen vorteilhafter arbeitet wie drei einfache Einboden- apparate. So werden, wenn die Pulpe während der Bearbeitung in höherer Temperatur gehalten werden muss, die Anlage und der Aufwand für die zur Erhaltung der Wärme erforderliche Isolierung weniger kostspielig, dabei können dann auch die Überlauf- und Waschwasserrohre dicht neben dem Behälter angeordnet und durch Isoliermasse gegen Ausstrahlung geschützt werden, und nur die Überlaufgefässe sind neben dem Behälter dem Wärmeverlust durch Ausstrahlung unterworfen : diese ist aber gering und lässt sich durch Isolierungsmittel verhindern.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung'ist in der Fig. 4 dargestellt. Der Apparat gleicht durchaus dem Apparat der Fig. 3 und hat nur geringe Abweichungen.
Es sind vier Kammern. A, B, C, D vorhanden. Aus der untersten Kammer wird der Schlamm nicht durch einen Fang sondern durch einen Hahn, Ventil oder durch eine Pumpe oder in ähnlicher Weise ausgetragen. Ferner ist das Gefäss. 33 der Fig. 3 weggefallen. Der Rohrstutzen 53, 53', 53" ist nicht an die Böden angehängt, sondern ungefähr mit seiner Mitte in dieselben eingesetzt.
Die Fangabschlüsse sind durch Überlappungsdeckel 51, 51', 51" gebildet, an denen die Rühr : ume sitzen, welche mit Rührschaufeln 49 versehen sind. Für jeden Fang ist ein Entlüftungsrohr 52, 52', 52" vorgesehen. Das Verdünnungsmittel wird durch die Rohre 54, 64', 54" zugeführt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Abscheidung fester Stoffe aus Flüssigkeiten wie Trüben, Pulpen usw. durch
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geschwindigkeit durch das automatische Erhalten eines Gleichgewichtszustandes des von der Trübe und den aus ihr abgeschiedenen festen Bestandteilen innerhalb des Absitzbehälters ausgeübten Druckes und des Druckes einer Flüssigkeitssäule von geringerem spezifischen Gewicht geregelt wird.
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Process for the separation of solid substances from liquids, drifts, pulps etc. by letting go.
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and 16 together form a catch.
An outlet pipe 16 leads from the vessel 13 under and next to the container 5 to over the edge of the
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protrudes into the vessel 3 and is bent at right angles in the horizontal plane so that the liquid fed through this pipe 20 is in the annular space between the pipe 15 and the turn of the vessel. 1.'3 must circle. The direction of the current emerging from the mouth of the tube 20 is chosen so that the circulating liquid up to a height slightly above the mouth of the tube 7. 5 cannot have any effect on the sludge at the bottom of the vessel 13, but rather rises and the above this level of elevation dilutes mud and takes it away.
For this purpose, the end of the tube 20
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so the sludge has collected in a certain amount on the bottom of the container. A part of it has sunk through the pipe 15 into the catch that was previously filled with water. However, the sludge continues to sink and displaces the water from the catch, which is now driven into the pipes 16 and 20 until the hydrostatic pressure of the water in the pipes that of the liquid column in the container and in the catch keeps the balance. The state of the system that then exists is shown in FIG. 1, where the finer lines indicate the clear solution, the stronger the mud.
The water in the pipes 16 and 20 is higher than the filling of the container, since it is a pure liquid column compared to one which consists of a mixture of liquid and solids and which has a higher3 specific weight than the former. If there is no further supply of solids, the system remains permanently in the position shown, since a perfect state of equilibrium prevails. When adding solids by introducing fresh pulp into the
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Surfaces of the settled sludge in the container and catches.
Obviously, by adjusting the drainage sleeve 17, the sludge layer in the container 5 can be determined, regulated and kept at the desired height. As the layer of sludge in the container increases, the level of the sludge in the catch also increases until it reaches the mouth of the washing pipe 20. If water is now supplied from the line 22 through the pipe 20, the water supplied from the pipe 20 and entering the vessel 13 mixes with the sludge that has risen, dilutes its uppermost layer and leads it out of the trap through the pipe 16 away.
As already mentioned, the incoming water flow is directed in such a way that it cannot disturb the mass of sea lamb below the mouth of the pipe 15, so that an uninterrupted closure of the catch is maintained. As a result, the level of the sludge layer in the vessel 13 remains the same, since the clay lamb is carried away by the washing water to the extent that it reaches and exceeds it. Because the pressure
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of the pipe 16 is constant, and since the level of the sludge layer in the catch, as just discussed, remains constant, the level of the sludge in the container 5 must also remain constant. That this is the case can be shown as follows.
Suppose the container 5 has been filled with pulp from which the sludge has more or less settled, and suppose a stream of wash water passes through the trap and flows out of the pipe 16, and suppose the overflow end of the pipe 16 is at a certain point Height compared to the level of the liquid in the container.
Is set to older J, and that the whole system has reached the state of equilibrium just described, in which the level of the sludge layer in the catch is exactly below the level of effectiveness of the inflowing wash water, and assuming an uninterrupted flow of pulp to the container 5 takes place, the weight becomes of the newly deposited sludge add up to those of the already deposited sludge. Since the hydrostatic pressure of the washing water has a certain magnitude which is just sufficient to cover the total pressure of the sludge and the clear solution
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accumulates.
The consequence of this is that the sludge level in the container remains practically the same, regardless of the speed at which the supply in the container takes place, provided that the height of the catch overflow, the supply speed, as well as the specific weight and the settling speed as well as the specific weight and the settling rate of the sludge remain constant.
From the above it follows that every change in the specific gravity of the sludge or in its settling speed or the level of the catch overflow results in a change in the sludge level in container J upwards or downwards until a state of equilibrium is reached again. Then the sludge level in the container remains fixed until a new change occurs in one or in all of the variable conditions mentioned. The equilibrium of the system is thus stable, since after a disturbance it returns to the norm by itself.
The variable relationships mentioned are usually only within a narrow framework; therefore the depth of the mud
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thick sludge has to be diluted with water or the like, and here especially when countercurrent decanting is used to separate the solution from sludge. With the usual type of countercurrent decanting, the first step is to allow the sludge to settle to the highest possible density and to draw off the solution. The settled sludge is then drawn off and diluted and the new pulp thus formed is then allowed to settle again. This diluting and settling process is repeated as often as necessary.
In order to achieve maximum performance, it is of the utmost importance that the sludge gains the highest possible density in each phase and that after this state has been reached, the next work phase is immediately started.
The method offers particular advantages in the manner of execution in which the movement of the sludge from phase to phase is carried out with a simultaneous dilution, since the automatic regulation of the sludge level in each container acts to produce a maximum degree of density of the sludge. Furthermore, since blockages do not occur with the large width of the paths and there is an automatic control, the apparatus does not need to be supplemented once it has been set for a material of a certain type and quantity.
Enter the wide mud paths with only a few bends and without valves or throttles
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This is not the case with known devices with valves and nozzles for regulating the sludge discharge. The common pumps with their valves, pistons, and diaphragms also give rise to all sorts of operational disruptions in the previous apparatus, which cannot occur with the present apparatus. In addition, there are the considerable costs of such pumps and their operation, where-
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guidance of the mud is required.
Another main advantage of this method is that the system is always in a state of equilibrium, so that ordinary changes in the ratios do not require any regulation or change in the setting, while wherever pumps, valves, nozzles are used, an unstable one Equilibrium prevails, since any change in the working conditions affecting the sludge has a cumulative effect on the sludge, so that it loses its normal condition and readjustments or other remedial measures are required in order to restore normal working conditions.
If, in the present process, a change in the working conditions has the consequence that the sludge loses its usual density, the weight of the sludge column also decreases.
Therefore, the speed at which the sludge descends into the catch and the sludge remains longer in the container 5. However, this increases the density of the sludge again and normal conditions return. If, on the other hand, the sludge density rises from any glunde, the increased weight of the sludge column in the container 5 acts on a more rapid decline of the sludge in the catch, but the residence time of the sludge in the container 5 is reduced again, and as before the normal return Conditions back again.
If the speed at which the sludge settles in the container 5 also changes due to a change in the feed rate or dilution, especially if the catch receives sludge of maximum density, every change in speed immediately results in a corresponding change in the flow rate in the catch so that no adjustment or regulation is required. This is also true in the case when the feeding speed or feeding speed
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grows and the sludge goes through the container 5 too quickly to reach the desired density.
This is a condition which is not usually achieved before the sludge flows over the edge of the vessel and requires readjustment of the feed speed, except in cases where the sludge level in the vessel is maintained a considerable distance below the overflow edge.
If the feed speed decreases, there is no change in the catch and the sludge is absorbed at maximum density, except that the speed of the sludge flow decreases somewhat. If the supply stops completely, the sludge flow also stops completely, and the sludge level in the container 5 then remains close to the normal working limit.
If the catch is set in such a way that the sludge conveys a lower than maximum density, a decrease in the feed rate causes a somewhat greater decrease in the sludge flow and thus an increase in the sludge density occurs until the change is great enough or the feed stops completely and the sludge density in the catch reaches the maximum limit. In practice this is the only case where a readjustment of part of the system is necessary in order to obtain a sludge flow of the desired density.
If you compare this to a system with valves or nozzles, where the sludge flow is effected by the input force and is regulated by setting a valve or by changing the diameter of a pipe outlet or nozzle opening, you will find that here when the sludge density drops for any reason, including the Viscosity becomes lower, and therefore, since the hydrostatic pressure is practically constant, the flow rate through the valve or the pipe mouth increases.
But that has a faster movement of the mud, a shorter dwell
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on the other hand, the sludge density rises above the norm, the viscosity also increases, the flow rate decreases and the residence time becomes longer with a consequent increase in the sludge density, so here too the normal condition is made worse.
In the case of a pump that ejects a fixed volume in a given unit of time, a certain compensation effect occurs when changes in the sludge density occur, u. as a result of the lower amount of solids per unit volume at a lower density and the higher amount per unit volume at a greater density than normal. However, none of the known working methods with valve and pipe nozzles or pump operation for sludge separation react in any way to changes in the feed or feed speed or dilution, as long as those changes have not also brought about a change in the sludge density at the discharge point.
If the feed speed increases, the container inevitably fills with sludge and overflows,
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is taken. If the supply stops completely, the valve pumps etc. systems drain the solution here, if care is not taken, and if the supply conditions are then brought back to normal, further operations and adjustments to the apparatus will still be required.
Once a proper setting for a certain action has been made in this process, you can continue working afterwards without the need for special maintenance or a change in the setting and control of the apparatus, although the feed ratios may change within wide limits . With the known methods of sludge separation, on the other hand, regular maintenance and inspection are indispensable and all changes in the feed ratios, apart from the slightest fluctuations, require immediate readjustment of the apparatus.
In summary, the advantages of the new procedure are as follows:
1. Automatic regulation of the sludge density.
2. No occurrence of blockages.
3. Simple design with low investment costs.
4. No moving parts with minimal need for maintenance and repairs, ao niedt'is: ejt operating costs.
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of the well-known Dorr system. It is true that a small structural modification of the apparatus already described is necessary, but in principle the method and device remain unchanged. In FIG. 3, such a thickening apparatus operating with several floors is shown for this embodiment of the method. The container 25 has an overflow channel 26 and two upper floors 28 and 24 of a slightly conical shape, so that three compartments are present.
A stirring and collecting device directed the sludge settling on the three floors to central discharge openings; oie consists of a vertical hanging shaft 28 with ball drive, 29 at the upper end and with radial. upward arms 80 Above each of the three floors. The arms are provided with screws or stirring bars.
The drainage openings are formed by pipe sockets 35, which of vessels 3:. 1 are surrounded. The vessels 33 of the two upper floors are open at the top and closed at the bottom, are firmly connected
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Flanges of the shaft 28 and their upper edges do not extend all the way to the bottoms 2J or. The bottom vessel 8J, on the other hand, is connected with its upper edge to the bottom and is provided with a discharge pipe 34.
The apparatus thus has three settling chambers A, B, C. Clear solution flows from compartment J. over into channel 26 and from compartments B and C through overflow pipes 43 and 44. The overflow ends of these two tubes are formed by adjustable sleeves 37 in order to be able to adjust the overflow level. The approach of the solution takes place here in two vessels 45, 46. The lowest vessel stands through a riser pipe. 36 with a third drainage vessel. 38 in connection and also here an adjustable overflow sleeve 37 is provided on the pipe.
The supports Ja form catches with the vessels 33, as already described for FIG. 1. The catch under the ground. 3. 3 receives its washing water from the vessel 46 by means of the pipeline 40, the catch below the bottom 24 receives wash water or solution through the pipeline 40 'provided with an inlet funnel, and the wash water is fed to the catch under the lowest base through the pipe 40 " On the underside of the two floors 23, 24 there is a guide cylinder 47 which grips above the vessel 33 and serves to mix the diluted pulp draining from the catch with the clear solution in the upper part of the two chambers B and C. prevent.
The scraper 48 on the pipe socket J of the two upper floors is used to loosen the substances stuck to the bottom of the vessel.
The operation of the system shown in FIG. 3 is as follows: During operation, the sludge is moved through the catches and is diluted by means of washing water in the same way as in the apparatus according to FIG. The sludge does not come out of the catches of the bottoms 2, 3 and 24 through a pipe as in FIG. 1, but climbs over the edge of the vessels 33 and through the annular channel between the vessel and the guide cylinder between 47 to settle on the next bottom low. The clear solution protruding in the upper part of the chambers B and C flows through the tubes 53. 55 from.
The discharge from the pipes of the lowest chamber takes place above the level of the liquid in the uppermost chamber. A as a function of the total pressure resulting from the weight of the sludge in all upper chambers, which is equal to the sum of the pressures of the sludge columns in the two upper chambers. So then the middle chamber has a possible underflow standing height that is lower than that of the bottom chamber, u. between the amount of sludge in the middle chamber. The hydrostatic pressure that has to be overcome in order to let the washing water get into the catch corresponds to the height of the overflow pipe of the chamber concerned.
Therefore, the overflow pipe of the lowest chamber C has a greater height than that of the following chamber B, so that the liquid flowing in from it can be led directly into the washing line for catching the next chamber B.
This also applies to the following chambers if the system has a larger number, which can be selected at will.
With this device, the washing water can therefore be introduced into the lowest catch and passed on again and again as overflow liquid to the catches of the following chambers. The sludge deposited in the uppermost chamber then flows through the uppermost trap, is mixed or diluted here with the overflow liquid from the next lower chamber and settles as often as there are chambers, i.e. H. there is a decline in the sludge from the top to the bottom chamber while the washing liquid rises in the opposite direction. so a proper countercurrent washing or decanting takes place.
The flow of liquids and solids is thus as follows: The solids of the pulp introduced into the uppermost chamber A settle here and clear solution flows into the channel 26. The sludge that settles on the bottom 23 goes into the trap, is here through the Wash water (solution) flowing in from the pipe 40 is diluted, flows out of the catch into the following chamber B, where it settles on the bottom 24 and then goes into the next catch, in order to be diluted by the wash water flowing in from the pipe 40 'and into the bottom chamber to be washed away. The catch of this chamber then takes up the settling sludge and the washing water supplied through line 40 ″ leads it to its further use through line J6.
If the sludge is to be drawn off from the lowest catch with a high density, a pump or the like can be used for this purpose. The device of the trap shown in Fig. 3 is intended for the case where the sludge can be diluted to such an extent that it flows off easily.
The water supplied through the line 40 ″ to carry the sludge through the pipe: 36 with adjustable mouth 87 is only used to carry the processed sludge and has nothing to do with the other operations of the plant.
The washing water working in countercurrent is introduced through the pipe 40 ′, the outer mouth of which is so high that the water overcomes any counter pressure in the apparatus. After it has passed through the catch of the bottom 24 of chamber B and has flushed out the sludge in it, which of course happens uninterrupted, but can also happen intermittently, it flows upwards through the pipe 44 and via its adjustable overflow filter 37 into the vessel 46, in order to get through the tube 40 into the catch of the uppermost chamber floor 23. Here the water acts again in the same way on the
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The hydrostatic compensation in the system according to FIG. 3 is as follows: In the lowest catch, the pressure which the diluted column of sludge in the pipe 36 has to hold the counterweight is equal to the weight of the sludge and the solution in the entire container. Because the mud with the water in the pipe. 36 on
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of the bottom 24 corresponds to the contents in chambers A and B. This pressure is countered by a column of clear water in the overflow pipe 44 and therefore the overflow end of this pipe always has a
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The mouth of the pipe 44 and the lower edge of the channel 26.
This low pressure in the uppermost catch and the resulting lower position of the overflow end of the pipe 4-3 make it possible for the water overflowing from the pipe 44 to be conducted directly into the washing water pipe leading to the uppermost catch. If the overflow from the lowest catch has been adjusted in such a way that it keeps a certain total amount of sludge in the container 25 in equilibrium, it will maintain the amount without interruption, although the ratio of the total amount on the individual settling floors may change considerably.
The amount of sludge on the individual floors depends on the height of the overflow from the
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t'oberläufer off. For example, if the total amount of sludge held at a certain point by the lowest catch, the other overflow ends are set to points which evenly divide the distance between the overflow from the lowest catch and the overflow edge of the channel 26. in this way, the total amount of sludge will be evenly distributed among the individual floors. In this case, the overflow height for the lowest catch corresponds to the position when the catch releases dilute pulp, with a correction for the difference in specific gravity compared to a runoff of clear solution.
The already mentioned advantages of the simple apparatus according to Fig. 1 also apply to the floor
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and an appliance with, for example, three floors works better than three simple single-floor appliances. If the pulp has to be kept at a higher temperature during processing, the system and the effort for the insulation required to maintain the heat become less expensive, and the overflow and washing water pipes can then also be arranged close to the container and counteracted by insulating compound Radiation are protected, and only the overflow vessels next to the container are subject to heat loss through radiation: this is, however, low and can be prevented by insulating means.
Another embodiment of the invention is shown in FIG. The apparatus is exactly the same as the apparatus in FIG. 3 and has only minor deviations.
There are four chambers. A, B, C, D available. The sludge is not discharged from the lowest chamber by a trap but by a tap, valve or pump or in a similar way. Further is the vessel. 33 of FIG. 3 has been omitted. The pipe socket 53, 53 ', 53 "is not attached to the floors, but is inserted approximately with its center into the same.
The catch closures are formed by overlapping covers 51, 51 ', 51 "on which the agitators sit, which are provided with stirrer blades 49. A ventilation pipe 52, 52', 52" is provided for each catch. The diluent is supplied through tubes 54, 64 ', 54 ".
PATENT CLAIMS:
1. Process for the separation of solids from liquids such as sludge, pulps, etc. by
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speed is regulated by automatically maintaining a state of equilibrium between the pressure exerted by the slurry and the solid components separated from it inside the settling tank and the pressure of a liquid column of lower specific gravity.