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Einrichtung an zum Mischen von flüssigen und gasförmigen Medien dienenden Laufradpumpen
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richtung zum Konstanthalten des Flüssigkeitsspiegels versehen ist. Als Steuereinrichtungen sind zwei nach unterschiedlichen Verfahren arbeitende Einrichtungen bekannt. Die eine Einrichtung benutzt einen auf dem Flüssigkeilsspiegel schwimmenden Körper, der über Zusatzgeräte den dem Behälter zu-und den dar- aus abfliessenden Flüssigkeitsstrom in solcher Weise regelt, dass der Flüssigkeitsspiegel im Behälter mög- lichst konstant bleibt. Die andere Einrichtung misst den hydrostatischen Druck an einer bestimmten Stelle unterhalb des normalen Flüssigkeitsspiegels und benutzt diesen Druck zum Einstellen des Flüssigkeitsstro- mes.
Die Messung des hydrostatischen Druckes erfolgt dabei in der Regel durch ein sogenanntes Perlrohr, das ist ein Tauchrohr, dem kontinuierlich eine geringe Menge Gas, z. B. atmosphärische Luft, zugeführt wird.
Das Gas tritt aus der Mündung des Perlrohres unter geringem Überdruck aus, der der jeweiligen Höhe des Flüssigkeitsspiegels über der Perlrohrmündung entspricht. Der in der Gaszuleitung zum Perlrohr herr- schende Gasdruck ist diesem Überdruck gleich. Wenn dieser Überdruck sich entsprechend den Schwan- kungen des Flüssigkeitsspiegels ändert, ändert sich der Gasdruck in der Gaszuführleitung entsprechend.
Diese Änderungen des Gasdruckes werden nun zum Anpassen des Förderstromes der Pumpe und damit zum
Einregeln des Flüssigkeitsstandes im Zulaufbehälter benutzt. Diese bekannten Steuereinrichtungen sind in starkem Masse vom spezifischen Gewicht des flüssigen Mediums abhängig und erfordern überdies verwik- kelte, störanfällige und somit für rauhen Betrieb ungeeignete Übertragungseinrichtungen zum Betätigen. der den Förderstrom regelnden Drosselvorrichtungen. Man kann aber mit diesen bekannten Steuereinrich- tungen das Mischungsverhältnis Gas-Flüssigkeit verhältnismässig genau einhalten.
In vielen Anwendungsfällen, beispielsweise bei der Flotation, bei der das der Flüssigkeit beige- mischte Gas, beispielsweise atmosphärische Luft, als Träger für die auszuscheidenden Teilchen des Stoff- gemisches dient und, wegen des stark schwankenden Gehaltes der Aufschwemmung an solchen ausschei- denden Teilchen, dieser stets mit erheblichem Überschuss zugeführt wird, kommt es auf die Einhaltung eines gleichbleibendenMischungsverhältnisseszwischenLuftund Flüssigkeit nicht an. Vielmehr sucht man, wie bereits erwähnt, die Gasmenge möglichst gross zu machen und daher den Betriebspunkt der Misch- pumpe möglichst nahe an den Abreisspunkt A der Fördercharakteristik der Mischpumpe (Fig. 1) zu legen.
Beispielsweise wählt man den Betriebspunkt B bei einer Mischpumpe, deren Abreisspunkt A zwischen 5 und 6% Luftgehalt liegt, bei einem Luftgehalt von 4 bis 4, 5%.
Aufgabe der Erfindung ist, eine einfache, genau wirkende, zuverlässige und preiswerte Einrichtung zu schaffen, die erlaubt, eine zum Beimischen von Gas in eine Flüssigkeit bestimmte Laufradpumpe möglichst nahe am Abreisspunkt der Fördercharakteristik zu betreiben, ohne den Betrieb durch Abreissen der Strömung im Pumpenlaufrad zu gefährden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die zum Pumpenlaufrad führenden Zuführleitungen an einen das flüssige und das gasförmige Medium unter Bildung eines Flüssigkeitsspiegels aufnehmenden Behälter angeschlossen werden, u. zw. derart, dass die Anschlussöffnung für das gasförmige Medium in Höhe des Flüssigkeitsspiegels liegt.
Diese Ausbildung der Zuführeinrichtung nutzt die Eigenschaft des Laufrades einer solchen Mischpumpe aus, da deren Förderstrom bei gleichbleibender Drehzahl des Pumpenlaufrades mit zunehmendem Anteil des beigemischten Gases abfällt. Weil nun dieser Flüssigkeitsspiegel selbst zum Verändern des Durchflussquerschnittes der Anschlussöffnung der Gasleitung benutzt und der Flüssigkeitsstrom in der Pumpe durch Verändern des dem Pumpenlaufrad zugeführten Gasstromes geregelt wird, ist es möglich, in einer gegenüber den bekannten Bauweisen der Steuereinrichtung verbesserten Art den Flüssigkeitsspiegel im Zuführbehälter konstant zu halten. Durch diesen Kunstgriff wird die Einsteuerung des Flüssigkeitsspiegels im Zuführbehälter mit einfachsten Mitteln und unter Vermeidung störanfälliger Übertragungseinrichtungen erreicht.
In weiterer Ausbildung der Erfindung wird die Anschlussöffnung der Gaszuführleitung innerhalb des Behälters angeordnet. Dadurch wird die Genauigkeit verbessert, mit der der Flüssigkeitsspiegel im Behälter eingehalten wird, weil die Einwirkungen der Behälterwand ausgeschaltet werden.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird der innerhalb des Behälters befindliche Teil der Gaszuführleitung als Standrohr mit in Höhe des Flüssigkeitsspiegels angeordneter Anschlussöffnung ausgebildet. Diese Bauweise eignet sich vor allem für reine Flüssigkeiten.
Bei unreinen, insbesondere bei faserhaltigen Flüssigkeiten, lässt sich die vorbeschriebene Einrichtung wegen der Gefahr des Ansammeln von Stoffteilchen in der Gaszuführleitung nicht verwenden. In diesem Falle ist es, nach einem andern Gedanken der Erfindung, vorteilhaft, die Anschlussöffnung der Gaszuführleitung oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Behälter anzuordnen und mit einer nach unten offenen, glok- kenförmigen Haube mit zumindest teilweise oberhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnetem unteren Rand zu umgeben. Durch diese Bauweise wird das Eindringen von Flüssigkeit in die Gaszuführleitung vermieden
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und die Gasmenge durch das Zusammenwirken des Flüssigkeitsspiegels mit dem unteren Rand der Haube gesteuert.
In weiterer Ausbildung der Erfindung wird die Haube am Behälter angeordnet, vorzugsweise hängend an einem oberhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordneten Teil des Behälters befestigt. Diese Bauweise ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Gasraum des Behälters abgeschlossen ist. Dabei wird nämlich vermieden, dass wesentliche Teile der Haube in die Flüssigkeit eintauchen.
Bei einer andern Bauweise wird die Haube auf einer vom Standrohr getragenen Stütze angeordnet.
Diese Bauweise ist vor allem bei oben offenen Behältern von Vorteil.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird der Rand der Anschlussöffnung der Gaszuführleir tung mit einem längs des Randes gegenüber dem Flüssigkeitsspiegel unterschiedlichen Abstand ausgebildet. Dadurch wird erreicht, dass schon bei geringfügigen Änderungen des Flüssigkeitsspiegels im Behälter der Durchtrittsquerschnitt für das gasförmige Medium und damit die dem Laufrad zugeführte Gasmenge beträchtlich verändert wird.
Infolgedessen wird bei ansteigendem Flüssigkeitsspiegel im Behälter der verminderte Gasstrom vermindert, so dass die vom Laufrad geförderte Flüssigkeitsmenge ansteigt. Der erhöhte Förderstrom der Pum- pe wird dann so lange aufrecht erhalten, bis der Flüssigkeitsspiegel im Behälter wieder auf die Normal- höhe zurückgegangen ist. Umgekehrt nimmt beim Absinken des Flüssigkeitsspiegels im Behälter die dem
Laufrad zugeführte Gasmenge zu. Dadurch wird der Förderstrom des Laufrades verringert, u. zw. so lan- ge, bis der Flüssigkeitsspiegel im Behälter den normalen Wert wieder erreicht hat. Die hiebei eintreten- den, in der Regel geringfügigen Änderungen des Mischungsverhältnisses von Gas und Flüssigkeit sind ohne
Belang, insbesondere bei den mit grossem Gasüberschuss betriebenen Flotationsanlagen.
In weiterer Ausbildung der Erfindung wird wenigstens ein Teil des Randes der Anschlussöffnung der
Gaszuführleitung schräg zum Flüssigkeitsspiegel ausgebildet. Diese Ausbildung erlaubt es, die Änderung des Eintrittsquerschnittes für das Gas in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsspiegel in stetiger Weise und mit geringstem Aufwand zu erzielen.
Bei grosser Lichtweite der Gaszuführleitung bzw. der Haube wird die Empfindlichkeit und die Sta- bilität der Steuerung dadurch verbessert, dass man-an Stelle eines zum Flüssigkeitsspiegel schräg aus- gebildetenRandes - den zum Flüssigkeitsspiegel parallelen Rand mit wenigstens einer Ausnehmung, z. B. einer Kerbe, einem Schlitz od. dgl. versieht. Es ist bekannt, den die Mündung bildenden, zum Flüssigkeitsspiegel parallelen unteren Rand eines Perlrohres mit einem kerbartigen Einschnitt zu versehen, bewirkt, dass das Gas in vielen kleinen, nach Art einer Perlenkette hintereinander aufsteigenden Bläschen an Stelle einzelner grosser Blasen aus der Mündung austritt.
Damit werden Druckschwankungen in der Gasleitung verhindert, die dort beim plötzlichen Austreten grosser Gasmengen in Form einer grossen Blase auftreten. Dagegen wird durch eine solche Ausbildung des Randes bei der Erfindung erreicht, dass der vom Flüssigkeitsspiegel gesteuerte Durchtrittsquerschnitt für das Gas unabhängig von der Lichtweite der Anschlussöffnung des Zuführrohres bzw. der Haube verändert werden kann. Durch die Ausbildung der Ausnehmung als Kerbe, als Schlitz od. dgl. kann dieser Durchtrittsquerschnitt der Betriebscharakteristik der Mischpumpe angepasst und damit eine sehr stabile Betriebsweise der Mischpumpe erreicht werden.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung wird die Anschlussöffnung für das gasförmige Medium höhenverstellbar ausgebildet. Dadurch kann die Spiegelhöhe im Behälter und hiemit der Förderstrom der Mischpumpe verändert werden. In der Regel wird zu diesem Zwecke des Standrohr bzw. die Haube mit einer Wandung des Behälters durch ein Gewinde verbunden, so dass die Höhenlage des Randes des Standrohres bzw. der Haube im Verhältnis zum Behälter verändert werden kann. Die durch ein solches Stellgewinde eingestellte Höhenlage kann dann in bekannter Weise, z. B. durch eine Gegenmutter, gesichert werden.
In der beigefügten Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die im folgenden Abschnitt an Hand dieser Zeichnung beschrieben werden. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 die Fördercharakteristik einer zum Mischen von Flüssigkeit und Gas geeigneten Laufradpumpe, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer mit einer Mischpumpe versehenen Flotationseinrichtung, bei der die Mischpumpe durch eine Einrichtung gemäss der Erfindung gesteuert wird, Fig. 3 und 4 zeigen zwei Ausbildungsformen des Erfindungsgegenstandes, Fig. 5 und 6 zeigen zwei weitere Ausbildungsformen des Erfindungsgegenstandes mit einer durch eine Haube umschlossenen Anschlussöffnung für das gasförmige Medium, Fig. 7 zeigt in einem gegenüber den Fig. 2-6 vergrösserten Massstabe die Ausbildung der höhenverstellbaren Haube nach Fig. 6, Fig.
8 zeigt eine weitere Ausbildungsform des unteren Randes der Haube.
In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die in Fig. 2 dargestellte Einrichtung besteht aus einer Flotationszelle, die aus einem Flotationsbehälter 1 mit einem Überlauf 2 für den bei der Flotation gebildeten Schaum auf der linken Seite des Be- hälterssowieeinemDurchlass 3 für den gereinigten Stoff auf der rechten Seite des Flotationsbehälters versehen ist. Der an der Flüssigkeitsoberfläche sich ansammelnde Schaum wird von dort mittels eines Schaumabstreifers 4 in eine Abflussrinne abgestreift und fliesst aus dieser Rinne durch das Rohr 6 ab. Der gereinigte Stoff tritt in die Gutstoffkammer 7 ein und wird von da durch die Rohrleitung 8 weitergeführt. Die ungereinigte Aufschwemmung wird dem Flotationsbehälter 1 durch eine an dessen Boden etwa in der Mitte einmündende, miteinem Drosselorgan 10 versehene Zuführleitung 9 zugeführt.
Die Mündung 11 dieser Leitung 9 ist konzentrisch von den Schaufeln eines Laufrades 12 umgeben, das von oben her durch eine vertikale Welle 13 in Umdrehung versetzt wird. Das Laufrad 12 besitzt eine Fördercharakteristik etwa von der Art, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Im Zentrum des Laufrades 12 endet die Zuführleitung 14 für die Luft, durch die sie in die Flüssigkeit unmittelbar vor dem Eintritt in das Laufrad 12 eingeleitet wird. Diese Luft wird dann beim Durchgang der Flüssigkeit durch das Laufrad 12 dieser in feiner Verteilung beigemischt.
Das andere Ende der Zuführleitung 9 für die ungereinigte Aufschwemmung ist an die im Boden eines Behälters 15 angebrachte Öffnung 16 angeschlossen. Mittels einer Leitung 17 wird die ungereinigte Auf- schwemmung dem Behälter 15 unter Zwischenschaltung eines Überlaufes 18 zugeführt. Der Behälter 15 ist oben verschlossen, steht jedoch mit der Atmosphäre durch eine Öffnung 19 in Verbindung, so dass sich im Innern des Behälters 15 ein freier Flüssigkeitsspiegel 20 ausbilden kann.
Auch das andere Ende der im Zentrum des Laufrades 12 endenden Luftleitung 14 ist am Behälter 15 angeschlossen, u. zw. an einer Seitenwand derart, dass die Anschlussöffnung 21 sich in Höhe des Flüssig- keitsspiegels 20 befindet. Dadurch wird, je nach dem Flüssigkeitsstand im Behälter 15, dem Laufrad 12 mehrFlüssigkeitodermehrLuftzugeführt und damit der dem normalen Betrieb entsprechende Flüssigkeits- spiegel 20 im Behälter 15 beim Auftreten von Schwankungen des Zustromes genau eingehalten.
Die Fig. 3-6 zeigen weitere Ausbildungsformen des mit der Steuereinrichtung gemäss der Erfindung versehenen Behälters 15. In diesen Figuren ist jedoch die Flotationseinrichtung forgelassen, weil sie in allen Fällen genau gleich wie nach Fig. 2 ausgebildet ist und daher leicht bei den Fig. 3-6 ergänzt werden kann.
In allen diesen Ausführungsbeispielen wird die ungereinigte Aufschwemmung dem Behälter 15 durch die Leitung 17 unter Zwischenschaltung eines Überlaufes 18 zugeführt. Der Behälter 15 steht in jedem Falle mit der Atmosphäre durch die Öffnung 19 in der Behälterdecke in Verbindung, so dass sich im Behälter 15 der freie Flüssigkeitsspiegel 20 ausbildet. Die Aufschwemmung wird aus dem Behälter 15 durch die in dessen Boden angeordnete Öffnung 16 und die daran anschliessende Leitung 9 dem Laufrad der Flotationszelle zugeführt. Der Luftraum im Behälter 15 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 20 steht mit der in das Zentrum des Laufrades der Flotationszelle führenden Luftleitung 14 über ein Standrohr 22 in Verbindung, dessen Anschlussöffnung 21 sich unmittelbar oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 20 befindet.
Beim Steigen des Flüssigkeitsspiegels wird auch bei dieser Einrichtung stets etwas Flüssigkeit in die Luftleitung hineingezogen und dadurch derDurchtrittsquerschnitt für die Luft vermindert. Beim Absinken des Flüssigkeitsspiegels im Behälter 15 wird keine Flüssigkeit in die Luftleitung eingezogen, so dass für den Luftdurchtritt der volle Querschnitt der Luftleitung verfügbar ist.
Bei dem Beispiel gemäss Fig. 4 wird das Einziehen von Flüssigkeit in die Luftleitung 14 vermieden.
Bei diesem Beispiel wird die zur Flotationszelle führende Luftleitung 14 mit einem von oben her in den Behälter 15 hereingeführten Tauchrohr 23 verbunden, dessen Anschlussöffnung 21 in Höhe des Flüssigkeitsspiegels 20 angeordnet ist. Das untere Ende des Tauchrohres 23 ist zum Flüssigkeitsspiegel 20 schräg ausgebildet, so dass sich der Rand 24 der Anschlussöffnung 21 teilweise unterhalb des Flüssigkeitsspiegels befindet.
Beim Steigen des Flüssigkeitsspiegels 20 wird der Durchflussquerschnitt der Anschlussöffnung 21 verengt und dadurch die Luftzufuhr zum Laufrad der Flotationszelle gedrosselt. Infolgedessen nimmt der Förderstrom des Laufrades zr. Dadurch wird der Flüssigkeitsspiegel 20 wieder auf den Sollwert zurückgeführt. Beim Absinken des Flüssigkeitsspiegels 20 unter die normale Höhe wird dagegen der Eintrittsquerschnitt für die Luft an der Anschlussöffnung 21 vergrössert und dadurch dem Laufrad der Flotationszelle ein grö- sserer Luftstrom zugeführt. Infolgedessen nimmt der Förderstrom des Laufrades ab. Dadurch wird der normale Flüssigkeitsspiegel 20 im Behälter 15 wieder hergestellt.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäss Fig. 5 und 6 wird die Anschlussöffnung 21 der als Standrohr ausgebildeten Luftleitung 14 allseitig mit Abstand von einer glockenförmigen Haube 25 umgeben, deren unterer Rand 26 teilweise in den Flüssigkeitsspiegel 20 eintaucht. Die Haube 25 ist bei dem Beispiel gemäss
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Fig. 5 mit der Decke 27 des Behälters 15 verbunden und kann mittels eines Stellgewindes 28 in der Höhe eingestellt werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 6 ist dagegen auf das Standrohr 22 eine aus einem mi : Öffnungen 29 versehenen Kopfstück 30 und einem zentrisch in dessen Oberteil eingesetzten Ge- windestab 31 gebildete Verlängerung aufgesetzt, wie in Fig. 7 in vergrössertem Massstab dargestellt ist.
Der Gewindestab 31 trägt die mit einer Gewindebohrung 32 versehene Haube 25, deren Höhenlage im Verhältnis zum Standrohr 22 durch Verdrehen einstellbar ist und durch die Gegenmutter 33 gesichert wird.
Der untere Rand 26 wird durch eine unter dem Winkel a schräg zum Flüssigkeitsspiegel 20 verlaufende
Ebene gebildet.
In Fig. 8 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Haube 25 gemäss Fig. 7 dargestellt, bei der der un- rere Rand 26 an der Stelle 34 durch die Kerbe 35 unterbrochen ist, im übrigen aber parallel zum Flüssig- keitsspiegel 20 verläuft.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung an zum Mischen von flüssigen und gasförmigen Medien dienenden Laufradpumpen, de- ren Laufrad die Medien gleichzeitig, aber durch getrennte Zuführleitungen zugeführt werden, dadurch ge- gekennzeichnet, dass die Zuführleitungen (9, 14) an einen das flüssige und das gasförmige Medium un- ter Bildung eines Flüssigkeitsspiegels (20) aufnehmenden Behälter (15) angeschlossen sind, u. zw. derart, dass die Anschlussöffnung (21) für das gasförmige Medium in Höhe des Flüssigkeitsspiegels liegt.