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Flotationsmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Flotationsmaschine, die insbesondere zur Entfernung von Druck- farbe aus Altpapier dient. Die Flotation beruht bekanntlich auf der Erkenntnis, dass eine Trennung von mit Wasser benetzbaren Stoffen von weniger oder nicht benetzbaren Stoffen in der Weise möglich ist, dass die mit Wasser unbenetzbaren Teilchen einer Aufschwemmung an in der Flüssigkeit befindlichen kleinen Luftblasen haften bleiben. Auf diese Weise erhalten die nicht oder wenig benetzbaren Teilchen einer Aufschwemmung einen zusätzlichen Auftrieb, so dass es möglich ist, diese Stoffe an der Oberfläche eines Behälters abzuschöpfen. Bei der Flotation von in Wasser aufgelöstem Altpapier bilden die Papierfasern den benetzbaren Stoff und die Druckfarbe den mit Wasser unbenetzbaren.
Die Aufschwemmung wird mit Luft vermischt, damit sich die unerwünschten Farbstoffteilchen an der Oberfläche der Luftblasen festsetzen. Die Luftblasen steigen zusammen mit den auszuscheidenden Farbstoffteilchen nach oben und bilden dort eine Schaumschicht, die von der Oberfläche leicht abgestreift werden kann. Durch Zugabe von Chemikalien kann die Benetzbarkeit eines Stoffes in weiten Grenzen beeinflusst werden.
Bei den bekannten Einrichtungen wird zur Durchführung einer Flotation eine Flotationszelle, u. zw. vorzugsweise eine sogenannte Rührwerkszelle verwendet. Es sind Rührwerkszellen bekannt, die in eine Rührkammer und eine Schaumkammer unterteilt sind, welche nebeneinander angeordnet sind. Der in der Rührkammer angeordnete Rührer (Laufrad) bringt den Graustoff in eine solch heftige Rotation, dass die Luft von der Oberfläche her mitgerissen und vom Laufrad im Graustoff zerpeitscht wird. Der mit Luft durchsetzte Graustoff tritt dann durch Schlitze in die Schaumkamrper über, in welcher die mit den Verunreinigungen behafteten Luftblasen nach oben steigen, wo sie mittels einer Abstreifvorrichtung abgeführt werden. Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Rühr-und Schaumkammer übereinander statt nebeneinander anzuordnen und durch einen Beruhigungsrost voneinander zu trennen.
Die Luft wird bei dieser Ausführung unter Druck über eine gesonderte Leitung von unten in der Nähe des Laufrades in die Rührkammer eingeführt.
Bei einer andern bekannten Ausführung einer Rührwerkszelle ist nur eine Kammer vorhanden, und die Luft wird dem Laufrad durch ein die Laufradwelle umgebendes Rohr von oben zugeführt, wobei sich die Luft vor dem Laufrad mit dem Graustoff vermischt. Eine Weiterentwicklung dieser Einreichung weist einen ringförmig um das Laufrad angeordneten Kranz feststehender Stege in Form eines Leitapparates auf, durch die eine feine Verteilung der Luft erreicht werden soll.
Gemäss der Erfindung wird zur Verbesserung der bekannten Flotationszellen vorgeschlagen, dem Laufrad zur Beaufschlagung mit Graustoff und Luft einen Drallerzeuger sowie eine Luftzuleitung vorzuschalten und in an sich bekannter Weise einen Feinverteiler nachzuschalten.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass alle Laufradflügel sehr gleichmässig von Graustoff und Luft beaufschlagt werden. Bei den bekannten Einrichtungen, bei denen die Aufschwemmung dem Laufrad über einen Krümm er od. dgl. zuströmt, werden die Laufradflügel dagegen, wie Untersuchungen gezeigt haben, zwangsläufig ungleichmässig beaufschlagt. Es entsteht eine unsymmetrische Abströmung vom Laufrad und dadurch eine ungleichmässige und ungleichartige Verteilung der Luftblasen im Graustoff. Die meisten Luftblasen sind dabei relativ gross und weisen nur eine kleine spezifische
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Oberfläche auf. Ausserdem ist die Aufschwemmung an einzelnen Stellen stark lufthaltig, an andern dagegen ganz ohne Luftblasen.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung wird dagegen bereits im Laufradeintritt eine gleichmässige Verteilung kleiner Luftblasen in dem Graustoff erzielt. Die gute Verteilung der Luftblasen im Graustoff ist ausschlaggebend für die Ausscheidung der Farbstoffteilchen aus der Papierfaseraufschwemmung, und je feiner die Luftblasen verteilt und zerteilt sind, desto grösser ist die Menge des pro Zelle ausgeschiedenen Farbstoffes. Die erfindungsgemässe Ausbildung der Zelle ermöglicht daher eine Flotationsmaschine, bei welcher der Graustoff trotz hoher Verdünnung, wie sie bei Papierfaseraufschwemmungen erforderlich ist, bereits nach Durchströmen einer geringen Anzahl von Zellen ausreichend flotiert ist.
Gemäss einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist die Luft dem Drallerzeuger für den Graustoff direkt zuführbar, so dass der Drallerzeuger ausser dem Graustoff auch die Luft dem Laufrad mit Drall zuleitet. Erfindungsgemäss endet ferner die Luftleitung zweckmässigerweise im Zentrum des Drallerzeu- gers.
Einem weiteren Vorschlag der Erfindung zufolge mündet die Luftleitung von unten in das Zentrum des Drallerzeugers ein und ist am Ende vorzugsweise düsenartig ausgebildet.
Durch alle diese Massnahmen ist die Luftverteilung in dem in das Laufrad eintretenden Graustoff ganz wesentlich gleichmässiger und feiner als bei den bekannten Bauweisen.
Der Drallerzeuger besteht aus einem an sich bekannten Spiralgehäuse, aus einer ebenfalls an sich bekannten Leitung mit tangentialem Zulauf zum Laufrad oder aus einer Anzahl zum Laufrad hinführender Vorleitschaufeln. Durch jede dieser Bauweisen wird dem Graustoff vor dem Eintritt in das Laufrad ein Drall aufgeprägt, welcher die Aufspaltung der Luft und ihre Durchmischung mit dem Graustoff im Laufrad verstärkt.
Ein weiterer Vorteil wird dadurch erzielt, dass erfindungsgemäss der Drallerzeuger zur Erzeugung
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Antriebsenergie für das Laufrad, für das bei axialer oder entgegen der Bewegung des Laufrades gerichteter Einströmung eine höhere Antriebsenergie aufgewendet werden muss. Bei Anordnung mehrerer Zellen in einer Flotationsmaschine wird dadurch eine wesentliche Energieeinsparung erreicht.
Um eine möglichst feine Aufspaltung der Luftblasen zu erreichen, wird um das Laufrad ein Feinverteiler angeordnet. Dieser dem Laufrad nachgeschaltete Feinverteiler wird einem weiteren Gedanken der Erfindung zufolge, als ein das Laufrad umgebendes Sieb ausgebildet. das vorzugsweise aus einer perfo- rierten Wand oder einem Geflecht besteht. Wie Versuche ergeben haben, wird mit einem Sieb eine wesentlich feinere und energiesparendere Aufteilung der Luftblasen erzielt, als es mit den bekannten, aus einem Kranz von Rippen oder Flügeln bestehenden Feinverteilern möglich ist. Die Wirkung des Feinverteilers ist umso besser, je weniger Graustoff nach dem Austritt aus dem Laufrad seitlich an dem Sieb vorbei in den Flotationsbehälter eintritt.
Deshalb wird der Feinverteiler, gemäss einem weiteren Gedanken der Erfindung, nach oben durch eine Platte abgedeckt. Da die aus dem Laufrad austretende Strömung eine sehr beträchtliche Umfangskomponente besitzt, welche den Inhalt des Flotationsbehälters in Drehung versetzen und damit den Ablauf der Flotation beträchtlich stören würde, ein als Sieb ausgebildeter Feinverteiler aber nicht imstande ist, diese Umfangskomponente der Strömung wesentlich zu vermindern, werden zum Aufheben der Drehbewegung des Graustoffes im Flotationsbehälter gemäss der Erfindung am Boden der Flotationszelle des Behälters sich vom Feinverteiler zu den Behälterwänden erstreckende Leitwände angeordnet.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und nachstehend näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 das Schema einer Flotationsmaschine und Fig. 2 eine einzelne Flotationszelle, teilweise im Schnitt und in perspektivischer Darstellung.
Die Flotationsmaschine weist einen Sammelbehälter 1 und Flotationszellen 2 und 3 auf. Dem Sammelbehälter 1 strömt der zu flotierende Graustoff über eine Leitung 4 zu. Das Laufrad 5 der Flotationszelle 2 wird aus dem Sammelbehälter l durch die Leitung 6 mit Graustoff und gleichzeitig über die Leitung 7 mit Luft versorgt. Der Gutstoff tritt durch die Öffnung 8 aus der Flotationszelle 2 aus und fliesst über einen Überlauf 9 in einen Kasten 10. Aus diesem Kasten wird der Stoff dem Laufrad der nächsten Flotationszelle 3 über eine Leitung 13 zugeführt.
Der bei der Flotation gebildete Schaum wird mittels einer Abstreifvorrichtung 11 in einen Kasten 12 gefördert und fliesst über eine Leitung 14 einem Aufnahmebehälter 15 zu, aus dem er als schaumige Flüssigkeit über die Leitung 16 einer nicht dargestellten, weiteren Flotationszelle gleicher Bauart, der sogenannten Sekundärzelle zugeleitet wird, um dort noch-
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mals flotiert zu werden. Der Gutstoff dieser Sekundärzelle fliesst über die Leitung 17 zurück in die Lei- tung 6.
Eine einzelne Flotationszelle ist in Fig. 2 in einem grösserem Massstab als in Fig. 1 dargestellt. Die in Fig. 1 erläuterten Teile sind hier mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Das Laufrad 5 ist auf einer Welle 18 befestigt, die über einen Riementrieb 19 von einem in seiner Drehzahl regelbaren Mo- tor 20 angetrieben wird. Das Laufrad 5 ist am Boden der Flotationszelle 2 angeordnet. Ausserhalb des Be- hälters in unmittelbarer Nähe des Bodens ist die Zuleitung 6 für den Graustoff als ein Drallerzeuger 21 ausgebildet, der in diesem Beispiel aus einem Spiralgehäuse besteht, das koaxial zum Laufrad 5 ange- ordnet ist. Die Zuführungsleitung 7 für die Luft ist im Bereich des Spiralgehäuses 21 und in dessen Zen- trum 22 ebenfalls koaxial zum Laufrad angeordnet und endet im Zentrum 22. Das Ende 23 der Luftlei- tung 7 ist düsenartig ausgebildet.
Konzentrisch zum Laufrad 5 ist ein als Sieb ausgebildeter Feinvertei- ler 24 angeordnet, der mit einer Platte 25 abgedeckt ist. Im vorliegenden Falle ist der Feinverteiler 24 zylindrisch ausgebildet, es ist aber auch eine andere Form, z. B. eine kegelstumpfförmige, möglich.
Am Boden der Flotationszelle sind ferner mehrere Leitwände 26 angeordnet, die sich von dem das Laufrad 5 umgebenden Feinverteiler 24 bis zu den Behälterwänden erstrecken. Durch diese Leitwände wird der Drall des aus dem Feinverteiler 24 austretenden Graustoffes wieder aufgehoben und dadurch verhindert, dass der Behälterinhalt in Drehung versetzt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Flotationsmaschine, insbesondere zur Entfernung von Druckfarbe aus Altpapier, mit mindestens einem, vorzugsweise mehreren hintereinander geschalteten Behältern zur Aufnahme der zu flotierenden Papierfaseraufschwemmung (Graustoff), wobei in jedem Behälter am Boden der Flotationszelle ein mit einem Antrieb versehenes Laufrad drehbar gelagert ist, das mit Graustoff und Luft beaufschlagt wird, und ferner jeder Behälter einen Überlauf od. dgl.
für die Abfuhr des bei der Flotation entstehenden Schaumes und eine um das Mass der Überlaufhöhe unter dem Niveauspiegel seitlich an dem Behälter angeordnete Ablaufleitung für den Gutstoff aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Laufrad (5) zur Beaufschlagung mit Graustoff und Luft ein Drallerzeuger (21) sowie eine Luftzuleitung (7) vorgeschaltet und in an sich bekannter Weise ein Feinverteiler (24) nachgeschaltet sind.