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Vorrichtung zur kontinuierlichen Trennung von in einer flüssigkeit suspendiertem, lasser- förmigem Material
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Trennung von in einer Flüs- sigkeit suspendiertem faserförmigem Material durch Flutation mit im wesentlichen vertikal in einem Trennbehälter angeordneten, in Strömungsrichtung bis in die Nähe des Ablaufes sich erstreckenden ebenen Leitflächen. Das Leistungs- vermögen dieser Vorrichtungen ist von mehreren miteinander zusammenwirkenden Faktoren abhängig. Von primärer Bedeutung ist die Steigbzw. Sinkgeschwindigkeit der festen Teilchen der Suspension während ihres Durchganges durch den Trennbehälter.
Für das Leistungsvermögen der Vorrichtung ist auch der schädliche Turbulenzeffekt von Bedeutung, der bei allzu grossen Strömungsgeschwindigkeiten auftritt und der die Abtrennung der festen Teilchen verzögert. Wenn man die Strömungsgeschwindigkeit bei gleichbleibender Mengenkapazität vermindern will, um hiedurch die Turbulenz zu verringern, müssen die Höhen- und Breitendimensionen des Trennbehälters in entsprechendem Ausmass vergrössert werden, was eine Erhöhung des Raumbedarfs zur Folge hat.
Von Bedeutung ist auch, dass die Flüssigkeitshöhe in dem Trennbehälter so niedrig als möglich gehalten wird. Die absolute Trenngeschwindigkeit ist ja mindestens während des grösseren Teiles des Trennverlaufes konstant, unabhängig von der Flüssigkeitshöhe, weswegen die Trennung bei niedriger Flüssigkeitshöhe schneller vor sich geht.
Grosse Flüssigkeitshöhen sind auch von dem Gesichtspunkt aus unzweckmässig, dass die Bewegung der einzelnen Teilchen nach unten bzw. nach oben von in der Suspension schwebenden Teilchen gebremst wird, die schon in gewissem Grad konzentriert worden sind. Hiebei wird die bremsende Schicht um so dicker, je grösser die Flüssigkeitshöhe ist.
Bei der Konstruktion von Vorrichtungen der in Rede stehenden Art ist bisher nicht im erforderlichen Ausmass auf die oben erwähnten, mit der Turbulenz und der Flüssigkeitshöhe zusammenhängenden Umstände Rücksicht genommen worden. Die Bassins werden meistens tief, z. B. 1 bis 3 m, und breit, z. B. 1-4 m, gemacht. Bei den in der Praxis angewandten horizontalen Strö- mungsgeschwindigkeiten werden in einem solchen
Querschnitt bedeutende turbulente Strömungen erhalten, die die Trennung verzögern und daher eine längere Aufenthaltszeit der Flüssigkeit wäh- rend des Durchganges durch den Trennbehälter erfordern.
Als Beispiel sei erwähnt, dass in einem
Strömungsbehälter mit einem Trennungsquer- schnitt von 2 m Höhe und 3 m Breite turbulente
Verhältnisse in dem Wasser schon bei Strömungs- geschwindigkeiten von zirka 5 cm/min bei 200 C herrschen. Die Sedimentierungsbassins werden oft für Strömungsgeschwindigkeiten gebaut, die
Aufenthaltszeiten bis zu zwei Stunden entsprechen wobei die Dimensionen des Bassins erheblich sein müssen, um Turbulenz zu vermeiden. In der Flotationstechnik ist die Aufenthaltszeit in dem Trennbehälter kürzer, gewöhnlich 10-20 Minuten, wobei die Turbulenz noch grösser wird als bei Sedimentierungsbassins.
Da die Höhen-, Längen- und Breitendimensionen der Vorrichtung gewöhnlich an den engen Raum in schon vorhandenen Lokalen oder Gebäuden angepasst werden müssen, wird der Strömungsquerschnitt gewöhnlich für eine Flüssigkeitshöhe von 1 m und eine Breite von 2 m berechnet. Hiedurch wird eine durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit von der Grössenordnung 0, 5 m/min erhalten, die etwa zehnmal höher ist als der Grenzwert zwischen einer laminar stabilen Strömung einerseits und einer turbulenten Strömung anderseits.
Bei einer bekannten Vorrichtung der erwähnten Art ist zwar auch ein freier Flüssigkeitsraum oberhalb der Leitflächen vorhanden, aber dieser Raum ist nicht für eine Trennvorrichtung vorgesehen, da die aufgestiegene Ölschicht über die längsgehenden Kanten der Behälterwände seitwärts von sich selbst abfliesst. Der Umstand, dass die Leitflächen unter dem Flüssigkeitsniveau enden, ist nur durch die seitliche Verengung des Flüssigkeitsraumes zwischen den Seitenwänden des Behälters bedingt. Die Verengung des Flüssigkeitsraumes und der Zwischenräume zwischen den Leitflächen hat eine gewisse vorteilhafte Wirkung bei Trennung von Öl und Wasser, wäre aber bei Trennung von Fasern und Wasser zwecklos, weil der Flotationsverlauf dadurch gehemmt werden würde.
Bei Faserflotation ist es unbedingt not-
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dem Trennbehälter angebrachte Transportvorrichtung unterstützt, die mit Mitnehmern in Form von Schaufeln od. dgl. versehen ist, welche in den Flüssigkeitsraum oberhalb der Leitflächen eintauchen und durch ihre Bewegung in der Strömungsrichtung das aufgestiegene Material zur Auslaufseite mitnehmen, wo es über eine in die Materialschicht ragende, schiefe Ebene zum
Faserablauf weiterbefördert wird. In diesem
Falle sind die Leitflächen zweckmässig über ihre ganze Länge niedriger als die Flüssigkeitshöhe.
Wie daraus hervorgeht, ist das Konstruktionsproblem bei Trennbehältern für Faserflotation ein anderes als bei Öltrennbehältern, u. zw. insbesondere bei Fasertrennbehältern, wo die aufgestiegene Faser nach einem Überlauf am entfernten Ende des Behälters weiterbefördert wird.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, die verschiedene Ausführungsformen des Trennbehälters und von Einrichtungen zur Wegschaffung des Trennproduktes zeigen.
Fig. 1 zeigt einen vertikalen Längsschnitt durch den Trennbehälter mit einem parallelepipedischen Flüssigkeitsraum. Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1. Schliesslich zeigt Fig. 3 eine Seitenansicht einer Transporteinrichtung für die Wegschaffung des Trennproduktes bei einer Flotationsvorrichtung.
Der in den Fig. 1 und 2 gezeigte Trennbehälter hat zwei zueinander parallele Endwandungen 1 und 2, zwei zueinander parallele Seitenwandungen 3 und 4 und einen horizontalen, ebenen Boden 5. Der Behälter, der nach oben offen ist, umschliesst zwischen den genannten Wandungen einen parallelepipedischen Flüssigkeitsraum und hat eine in der Endwandung 2 angeordnete Zulauföffnung 6 für die zu reinigende Suspension, von der in diesem Fall angenommen sei, dass sie feste Teilchen enthält, die leichter als Wasser sind, wie z. B.
Zellulosetasern. Vor der Zulauföffnung ist ein
Verteilungsschirm 7 angebracht, der die Suspen- sion durchlässt und eine gleichmässige Verteilung des Flüssigkeitsstromes über den gesamten Flüs- sigkeitsquerschnitt herbeiführt.
An dem Auslauf- ende sind in beiden Seitenwandungen Aussparungen 8 vorgesehen, die mit ihren unteren Kanten 9 einen Randüberlauf für die gereinigte Suspensionsflüssigkeit bilden. Während des normalen Betriebes wird eine Flüssigkeitshöhe 10 aufrechterhalten, die etwas höher als die Überlaufkante 9 liegt.
Der Behälter ist mit einer Anzahl von aus Blechen bestehenden ebenen Scheidewänden 11 versehen, die auf dem Boden des Behälters parallel zueinander vertikal auf solche Weise aufgestellt sind, dass sie den Flüssigkeitsraum in mehrere längsgerichtete vertikale Kanäle von im Verhältnis zur Tiefe, geringer Breite aufteilen. Der Abstand zwischen den Scheidewänden kann beispielsweise 35 mm sein, aber auch kleinere oder grössere Abstände können in Frage kommen. Die Scheidewände sind mit ihren vorderen Endkanten in einem zwischen den Seitenwandungen angeordneten Querbalken 12 befestigt und können im übrigen in unverrückbarer Lage zueinander durch am Boden angeordnete Stützen fixiert sein.
Die Scheidewände haben eine gegen die Auslaufseite hin abnehmende Höhe, die so bemessen ist, dass die oberen Kanten an der Auslaufseite in einigem Abstand unter dem Flüssigkeitsniveau liegen, wodurch ein freier Flüssigkeitsraum über den
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Scheidewänden erhalten wird, in den Mittel zur Entfernung des auf der Flüssigkeit schwimmenden Trennmaterials eingeführt werden können. Bei dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel ist beabsichtigt, das Material über einen über die ganze Breite des Behälters gehenden Aufnahmetisch 13 fortzuführen, der eine gegen die Wandung 1 nach oben geneigte Ebene bildet, die mit ihrer vorderen Kante in einigem Abstand unter der Flüssigkeitsoberfläche liegt, so dass der Aufnahmetisch das nach oben gestiegene Material auffangen kann.
Auf der Eintrittsseite haben die Scheidewände zweckmässig eine solche Höhe, dass ihre oberen Kanten etwas über den Flüssigkeitsspiegel 10 hinausragen. Die Höhe ist zweckmässigerweise auch so bemessen, dass die oberen Kanten der Trennwände über den grösseren Teil der Länge des Flüssigkeitsbehälters über den Flüssigkeitsspiegel hinausragen. Die Scheidewände 11 erstrecken sich nicht bis zu der hinteren Stirnwand 1 sondern sind in ihrer Länge so bemessen, dass ein freier Flüssigkeitsraum 14 ausserhalb der Endkanten der Scheidewände hinter der Stelle, an der die an die Oberflächenschicht aufgestiegenen Teilchen aus dem Behälter entfernt werden, erhalten wird. Die in diesen Raum einströmende gereinigte Flüssigkeit fliesst über den Randablauf 8, 9.
Ausserhalb der Stirnwand 1 ist eine mit Ablauf versehene Tasche 15 zur Aufnahme des über die Kante der Wand 1 weggehenden Materials vorgesehen. Um zu verhindern, dass das aufgestiegene Material an den Seitenwandungen 3, 4 hängen bleibt, sind Spritzrohre 16, 17 an den Wandungen oberhalb
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Die Fortschaffung des in der Rohrflüssigkeit aufgestiegenen Materials kann auf verschiedene Weise erfolgen.
In Fig. 3 ist eine Transporteinrichtung gezeigt, die aus über Rollen 18, 19 laufenden losen Ketten 20 besteht, an denen Mitnehmer in Form von Schaufeln oder Schabern 21 angebracht sind, Die unteren Teile der Ketten 20 werden mittels Rollen 22, 23 auf solche Weise gesteuert, dass die Schaufeln 21 unter die Flüssigkeitsoberfläche tauchen und das schwimmende Material mitnehmen, das über den Aufnahmetisch 13 zu der Tasche 15 weiterbefördert wird.
Die in den Fig. l und 2 gezeigte Vorrichtung kann auch zur Abscheidung fester Teilchen durch Sedimentierung verwendet werden. Dabei kann der Boden 5 mit einem oder mehreren unter den unteren Kanten der Scheidewände 11 gelegenen längsgerichteten Kanälen zur Sammlung und Fortleitung des Sedimentes versehen sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Trennung von in einer Flüssigkeit suspendiertem faserförmigem Material durch Flutation mit im wesentlichen vertikal in einem Trennbehälter angeordneten, in Strömungsrichtung bis in die Nähe des Ablaufes sich erstreckenden ebenen Leitflächen, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitflächen (11) wenigstens in der Nähe des Ablaufs (9) niedriger sind als die normale Flüssigkeitshöhe und sich hier bis zur Unterseite der auf der Flüssigkeit schwimmenden Materialschicht erstrecken, so dass die Faserschicht ohne Behinderung durch die Leitflächen (11) nach einem am Auslaufende des Trennbehälters angeordneten Faserablauf (15) weiterbefördert werden kann.