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Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus
Korn-Flüssigkeitsgemischen mit einem Feinkornanteil, insbesondere Feinsanden od. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus Korn-Flüssigkeitsgemischen (Nassgut), deren Festgutgehalt einen Anteil feinkörnigen Gutes aufweist,
Solche Korn-Flüssigkeitsgemische sind z. B. Feinsande, nass gemahlene Erze od. dgl. Bei der abzuschei- deaden Flüssigkeit handelt es sich in den meisten Fällen um Wasser.
Die Aufgabe, einem Korn- Flüssigkeitsgemisch Flüssigkeit zu entziehen, ist alt und wegen der Wich- tigkeit, die ihr in vielen Gebieten der Technik zukommt, auf verschiedenen Wegen zu lösen versucht worden. Für viele Fälle ist es dabei völlig ausreichend, wenn der Flüssigkeitsanteil auf ein Mass vermin- dert werden kann. bei dem ein Abtropfen von Flüssigkeit aus dem an und für sich noch nassen Endprodukt nicht mehr auftritt. Ein solcher, im wesentlichen der Siloendfeuchtigkeit entsprechender Flüssigkeitsgehalt ändert sich beim Lagern nur sehr langsam und gestattet eine Verfrachtung in Fahrzeugen mit den üblichen
Kastenaufbauten, ohne dabei im Winter die Gefahr einer Strassenvereisung heraufzubeschwören.
Ausser den Entwässerungssilos, in denen sich die Flüssigkeit absetzt und gegebenenfalls in mehreren
Niveaus abgezogen wird, sina \ orrichtungen bekanntgeworden, die aus einem sich nach unten verjün- genden Gefäss bestehen, das an seinem unteren Ende einen Auslauf mit einem sich fallweise öffnenden und wieder schliessenden Verschluss aufweist. Das Nassgut wird in das Gefäss eingebracht, in dem das Festgut absinkt und sich zusammensetzt, wogegen die Flüssigkeit über den oberen Gefässrand überläuft. Wenn eine gewisse Menge des Festgutes in dem Gefäss abgesunken ist, so öffnet sich der Verschluss unter dem Einfluss des auf ihm lastenden Gewichtes selbsttätig und schliesst sich wieder, wenn nach dem Auslaufen von entwässerten Festgut sich dieses Gewicht vermindert hat.
Solche Vorrichtungen gestatten emen. Fltisslgkeitsentzug innerhalb gewisser Grenzen, jedoch keinesfalls bis zu der geforderten Tropffreiheit.
Als weiterer Mangel sämtlicher derartiger Vorrichtungen und der mit ihnen durchgeführten Verfahren hat sich die Unmöglichkeit erwiesen, körnige Güter von Flüssigkeit zu befreien, deren Korngehalt einen Feingutanreil mit Korndurchmesser von 0, 1 bis etwa 0,6 mm in einem Prozentsatz von über 5% enthält.
In diesem Fall setzt sich das abgesetzte Festgut derart fest zusammen, dass es einen Dorn bildet und nicht mehr abrutscht. In der angehäuften steifen Masse bildet sich dann meistens ein enger Durchflusskanal aus, durch den das zugeführte Nassgut im wesentlichen unverändert durchfliesst und durch die Auslauföffnung austritt.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass das bei den erwähnten Vorrichtungen zum Flüssigkeitsentzug angewendete Prinzip des Horizontalschlämmens auch für Korngüter anwendbar gemacht werden kann, die einen Anteil von Körnern mit einem unterhalb 1 mm liegenden Korndurchmesser enthalten ; es ist insbesondere anwendbar, wenn das unter z. B. ü, 6 mm liegende Korn in einem Ausmass vertreten ist, das eine dichte Packung des abgesetzten Festgutes gewährleistet.
Es lässt sich auch in solchen Fällen eine Verminderung des Flüssigkeitsgehaltes bis zur Tropffreiheit erreichen, wenn erfindungsgemäss dem abgesunkenen Festgut Schwingungen aufgeprägt werden, der Wirkungsbereich dieser Schwingungen auf einen im unteren Teil des Gefässes befindlichen Anteil des abgesunkenen Festgutes beschränkt und unter dem Einfluss dieser Schwingungen in diesem Anteil enthaltene Flüssigkeit zum Aufsteigen gebracht wird.
Wenn auch in manchen Fällen ein befriedigender Ablauf des Flüssigkeitsentzuges erreicht werden
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kann, wenn der gesamte Inhalt des Gefässes dem Einflusse von Schwingungen unterworfen wird, so bleibt doch immer ein Zusammenrütteln des Festgutes auf eine Dichtigkeit zu befürchten, die ein Nachrutschen und Austreten aus der Austrittsöffnung des Gefässes ausschliesst. Eine Beschränkung des Wirkungsbereiches der Schwingungen auf ein Teilvolumen des Gefässes, an dessen Grenze der Feststoff noch rasch genug absinkt, um ein Festrütteln in dem erwähnten, unterwü. tschten Ausmass zu unterbinden, wird sich daher grundsätzlich empfehlen.
Das Aufprägen von Schwingungen kann vorzugsweise zeitlich im wesentlichen auf jene Intervalle beschränkt werden, in deren Verlauf Festgut entnommen wird. Das An- bzw. Abstellen eines Schwingungserzeugers oder Rüttlers kann von dem Öffnen bzw. Verschliessen einer Austrittsöffnung für das Endprodukt selbsttätig abhängig gemacht sein.
Eine zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens brauchbare Vorrichtung besteht aus einem sich nach unten verjüngenden Gefäss, das, an seiner oberen Seite einen Einlauf zum Aufgeben des Nassgutes und einen Überlauf für. abgeschiedene Flüssigkeit, an seinem unteren Ende einen mittels eines Verschlussorganes verschliessbaren Auslass für abgesunkenes Festgut aufweist, wobei erfindungsgemäss im unteren Teil des Gefässes ein als Gitterwerk ausgebildeter Rüttler zur unmittelbaren Übertragung von Schwingungen an das ihn umgebende, abgesunkene Festgut angeordnet ist. Es ist vorteilhaft, innerhalb des Gefässes mittig eine dachförmige Leitfläche anzuordnen, um das Entstehen von Durchbruchskanälen zu verhindern. Der Rüttler kann in jenen unteren Teil des Gefässes verlegt sein, dessen Volumen einem Drittel des gesamten Gefässvolumens entspricht.
Eine automatische Betätigung des Verschlussorganes, das den Auslauf verschliesst oder freigibt, kann in Abhängigkeit von der Dichte der in dem Gefäss befindlichen Suspension mittels eines Schwimmers erfolgen oder das Verschlussorgan kann von einer Feder oder einem Gegengewicht gegen die Austrittsöffnung gepresst werden. Entweder der Schwimmer oder das Verschlussorgan kann dann die Bedienung eines Schalters bewirken, der den Rüttler in den entsprechenden Zeitabschnitten an-bzw. abschaltet.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht ist. Fig. l zeigt einen Vertikalschnitt durch und Fig. 2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Vorrichtung.
Die dargestellte Vorrichtung besteht aus einem konischen, sich nach unten verjüngenden Gefäss 1, dessen obere Kante 2 als Wehr eines Überlaufes 3 ausgebildet ist, der den Gefässrand ringförmig umgibt und an seiner tiefsten Stelle mit einem Auslauf 4 versehen ist. Ein Schutzsieb 5 ist dem Wehr vorgelagert.
Am verjüngten Ende des Gefässes ist ein Flansch 6 angesetzt, auf dem ein Ring 7 aus verschleissfestem Ma- terial, z. B. Gummi, aufliegt, der von einem Gegenflanschring 8 gehalten ist. Diese Teile bilden den
Auslass des Gefässes. Mittels solcher leicht auswechselbarer Blendenringe kann die Austrittsöffnung bequem auf den jeweils erforderlichen Querschnitt eingestellt werden. Im Oberteil des Gefässes ist ein zentraler
Einlauf zum Aufgeben des Nassgutes vorgesehen, der aus zwei koaxialen zylindrischen und perforierten Mänteln 9, 10 besteht, von denen jeder an seiner Unterseite einen offenen Kegel 11 bzw. 12 trägt. Der innere Mantel 10 geht mittels eines konischen Übergangsstückes in einen Kragen 13 über, in welchen ein Einlaufrohr 14 tangential einmündet.
Am Mantel des Kragens ist eine aus Profileisen bestehende Konstruktion 15 befestigt, die sich mit Hilfe von Schrauben 16 gegen einen den Üb\ ; alauf umgebenden Flansch 17 abstützt. Mit dem Überlauf ist eine Tragkonstruktion 18 verbunden, welche auf Federn 19 aufruht, die gegen Querträger eines Gestelles 20 anliegen. Das Gefäss 1 samt allen mit ihm verbundenen Teilen ist somit in Vertikalrichtung verschiebbar gelagert.
Am oberen Rand des Kragens ist eine mit einer Mittelöffnung versehene Platte 21 aufgesetzt. Auf dieser Platte ruhen vier elastische Stützen 22, z. B. aus Gummi, auf denen eine Tragplatte 23 aufliegt. Diese Tragplatte ist mittels vier Schrauben 24 zwischen den Stützen 22 und elastischen Beilagen 25 an der Platte 21 befestigt. Auf der Oberseite der Tragplatte 23 sitzt ein z. B. mit Unwuchten 27 versehener Schwingungserzeuger 26, an ihrer Unterseite eine Stange oder ein Rohr 28, das sich bis in die Nähe der Austrittsöffnung erstreckt und in einer Hülse 29 verschiebbar geführt ist, die an einer mit Durchbrechungen versehenen Trennwand 30 an der Unterseite des Kragens 13 sitzt. Am Ende der Stange ist ein Riittler 31 befestigt, z.
B. festgeklemmt, der aus einer Anzahl von gekrümmten Stäben 32 besteht, die ein Gitterwerk bilden, das im vorliegenden Fall beispielsweise korbförmig gestaltet ist. Innerhalb des Rilttlers ist eine mit diesem verbundene, konisch gestaltete, dachförmige Leitfläche 33 angeordnet. Eine solche Leitfläche kann aber auch oberhalb des Rüttlers liegen und braucht mit diesem nicht verbunden zu sein.
Der am verjüngten Ende des Gefässes liegenden, durch den Ring 7 bestimmten Austrittsöffnung für abgesetztes Festgut ist ein Verschlussorgan zugeordnet, das als Kegel 34 ausgebildet sein kann, an dessen Basis ein Gewindebolzen 35 angesetzt ist. In Nähe seines unteren Endes trägt das Gefäss 1 einen seitlich abstehenden Fortsatz 36, an dessen gegabeltem Ende ein doppelarmiger Hebel 37 verschwenkbar gelagert
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ist. Gegen das der Austrittsöffnung zugekehrte Ende des einen Hebelarmes, das von dem Bolzen 35 durch- setzt ist, stützt sich das kegelförmige Verschlussorgan 34 über eine dazwischengeschaltete Feder 38 elastisch ab.
Der andere Hebelarm ist mit einer Anzahl in einer Reihe angeordneter Löcher 39 versehen und mittels eines umsteckbaren Stiftes gelenkig mit einer Schubstange 40 verbunden, deren anderes Ende an eine über ein Übersetzungsgetriebe (nicht dargestellt) von einem an dem Gestell 20 sitzenden Motor 41 antreibbare Kurbel angelenkt ist, die auf einer an dem Gestell gelagerten Achse sitzt. Aus Gründen der
Deutlichkeit ist die Kurbel nicht gezeichnet, sondern lediglich der Kurbelkreis strichpunktiert angedeu- tet. Dem Antriebsmotor 41 ist eine Nockensteuerung mit zwei Nocken 42,43 zugeordnet, die drehfest mit der Achse der Kurbel verbunden sind. Eine dieser Nocken, 42, weist einen kreisrunden Umfang auf, ! der an einer Stelle mit einer Rast 44 versehen ist.
Mit dieser Nocke wirken zwei Schalter 45 bzw. 46 zu- sammen, die an bezüglich der Nocke 42 um 1800 versetzten Stellen angeordnet sind und je einen festen und einen von der Umfangsfläche der Nocke 42 betätigbaren Kontakt aufweisen. Mit dem Gefäss 1 ist ein
Kontaktarm 47 verbunden, der mit zwei auf dem Gestell in einem vertikalen Abstand voneinander sitzen- den Schaltern 48 bzw. 49 zusammenarbeitet, die je einen festen und einen von dem Arm 47 bedienten ! Kontakt enthalten. Der Vertikalabstand dieser beiden Schalter kann änderbar sein. Die zweite Nocke, 43, ist länglich gestaltet und senkrecht zur Verbindungslinie der beiden von der Nocke 42 gesteuerten Schal- ter 45,46 orientiert. Dieser Nocke ist ein mit dem Gestell 20 verbundener Schalter 50 mit einem festen und einem von der Nocke 43 bewegbaren Kontakt zugeordnet.
Dieser Schalter liegt in einer Leitung, die von einer Netzklemme zu dem Schwingungserzeuger 26 führt, dessen andere Klemme mit der zweiten
Netzklemme verbunden ist. Von einer der Netzklemmen führt eine Leitung zu einer Anschlussklemme des
Motors 41, dessen andere Anschlussklemme an die beiden beweglichen Kontakte der Schalter 45,46 ge- schaltet ist. Die festen Kontakte dieser Schalter sind mit je einem der bewegbaren Kontakte des Schal- terpaares 48, 49 verbunden. Die festen Kontakte dieser Schalter liegen an der andern Netzklemme.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist die folgende : Das von Flüssigkeit zu befreiende
Nassgut R wird durch den Einlauf in das Gefäss eingetragen, dessen unterer Auslass verschlossen ist, tritt in vergleichmässigtem Strom aus dem perforierten Mantel 9 aus und strömt in radialer Richtung gegen den
Gefässrand. Das im Nassgut enthaltene Festgut sinkt bei dem sich entwickelnden Horizontalschlämmvor- gang nach unten und die Flüssigkeit fliesst über das Überlaufwehr 2 und durch den Auslauf 4 ab, wie mit F angedeutet ist, wobei bei richtiger Einstellung höchstens Anteile von feinstem Schlamm, nicht aber wert- volle Korn bestandteile mitgenommen werden. Das absinkende Festgut gelangt in den unteren Teil des Ge- fässes, dei von einer dicken Suspension erfüllt ist, die über auf den Gefässwandungen abgesetztem Festgut steht.
Infolge des sich anhäufenden Festgutes steigt das Gewicht des elastisch gelagerten Gefässes, das sich entgegen der Kraft der Federn 19 senkt, bis der Kontaktarm 47 den bewegbaren Kontakt des Schalters 49 betätigt und diesen Schalter schliesst. Damit wird der Motor 41 an die Netzspannung angeschlossen, be- ginnt zu laufen und dreht die Kurbel entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn, wodurch über die Schubstan- ge 40 und den doppelarmigen Hebel 37 das Verschlussorgan 34 von seinem Sitz abgehoben wird und die
Auslassöffnung freizugeben beginnt. Mit der Kurbel dreht sich die Nocke 42, welche den Schalter 45 und damit den Stromkreis des Antriebsmotors 41 geschlossen hält, bis der bewegbare Kontakt dieses Schalters in die Rast 44 einfällt, der Strom unterbrochen wird und Kurbel und Nocke in ihrer Stellung verharren.
Diese Stellung korrespondiert mit der völligen Freigabe der Austrittsöffnung bei bis in die eine Grenzla- ge ausgeschwenktem Verschlussorgan. In dieser Stellung der Nocke 42 hat die Nocke 43 den Schalter 50 geschlossen und den Schwingungserzeuger angestellt. Der mit diesem verbundene Rüttler überträgt die ihm aufgezwungenen Schwingungen an das umgebende, abgesetzte Gut, mit dem er kraft seiner Ausbildung als Gitterwerk in unmittelbarem innigem Kontakt steht. Wegen der Beschaffenheit des Festgutes in dem unteren Teil des Gefässes, in dem sich der Rüttler befindet, sind die dem Gute aufgeprägten Schwingun- gen stark gedämpft und ihr Wirkungsbereich auf die Umgebung des Rilttlers beschränkt.
Unter dem Einfluss der Schwingungen setzt sich das abgesetzte Festgut dichter zusammen, wobei die ausgeschiedene Flüssigkeit zum Aufsteigen gebracht wird und mit über den Überlauf abfliesst. Eine Verfestigung des abgesunkenen Korngutes in einem das Austreten aus dem Auslass verhindernden oder störenden Ausmass ist nicht zu befürchten, da dieser geöffnet ist und der Wirkungsbereich der Schwingungen bis in eine Zone reicht, in der noch ein Absinken von Körnern nach unten stattfindet. Es tritt also von Flüssigkeit befreites Endprodukt E durch den Auslass aus, wodurch sich das Gewicht des Gefässes vermindert, das infolgedessen von den Federn 19 gehoben wird, bis der Kontaktarm 47 den bewegbaren Kontakt des Schalters 48 bedient und einen Stromschluss bewirkt. Diese Stellung des Gefässes ist in Fig. l dargestellt.
Mit dem Schliessen des Schalters 48 ist aber der Motor 41 an das Netz gelegt, denn der Schalter 46 war geschlossen. Der Motor dreht nun die Kurbel samt den auf derselben Achse sitzenden Nocken, um einen Winkel von 180 , wodurch
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