CH659589A5 - Vorrichtung zur entgasung einer fluessigkeit und zur weiterfoerderung der entgasten fluessigkeit. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entgasung einer Flüssigkeit, sowie zur Weiterförderung der entgasten Flüssigkeit mit einer ein Laufrad enthaltenden Kammer, wobei die abgrenzende Kammerwand eine Flüssigkeitseinlassöffnung und eine Flüssigkeitsauslassöffnung hat.

In zahlreichen Industriezweigen, insbesondere in der chemischen Industrie und in der Lebensmittelindustrie, erfolgt das Trennen der aus Feststoff und Flüssigkeitsphase bestehenden Suspensionen meist durch eine Filtrierzentrifuge, deren Trommelmantel perforiert ist, wobei sich die sich aus der Suspension durch Zentrifugalkraft ausscheidende Feststoffphase (Schlamm) auf dem Zentrifugalmantel bzw. auf dem darauf befestigten Filtertuch absetzt, und dort eine Filterschicht bildet. Die flüssige Phase, d.h. das Filtrat strömt durch die aufgetragene Schlammschicht und das Filtertuch hindurch und gelangt in einen Sammler, von wo es abgeleitet werden kann. Das Filtrat führt auch Gas, z.B. Luft mit sich, da die rotierende Filtriertrommel eine ventilierende Wirkung ausübt. Diese Luft wird an den nicht abgedichteten Stellen des Zentrifugendeckels angesaugt, der Flüssigkeit zugemischt, und geht zusammen mit der Flüssigkeit durch die Ablassöffnung ab, so dass man aus dem Innern des Sammlers nebst der Flüssigkeit auch noch das Gas entfernen muss. Das Verhältnis der beseitigten Flüssigkeit zum Gas ist während des Filtrierprozesses beträchtlichen Veränderungen unterworfen. Zu Beginn des Filtrierens bildet sich eine grosse Menge Flüssigkeit und die mitgerissene Gasmenge ist verhältnismässig klein; später aber nimmt die Flüssigkeitsmenge ab, und hört schliesslich ganz auf, so dass am Ende des Filtrierprozesses der Gasanteil sprunghaft ansteigt. Aus sicherheitstechnischen Gründen muss die «Flüssigkeit-Gas» Suspension aus dem Flüssigkeitssammler über den Ablassrohrstutzen so abgeleitet werden, dass das Filtrat im Mantel der Filtrierzentrifuge nicht höher als die untere Ebene der rotierenden Trommel ansteigt.

Man kann nämlich nur auf diese Weise eine stossartige Überlastung des Rotors, und damit einen hieraus eventuell entstehenden Maschinenbruch und schwere Havarie vermeiden.

In der chemischen Industrie ist oft die Aufgabe gestellt, aus einem organischen Lösungsmittel in einem zentrifugalen Kraftfeld Feststoff auszufiltern. In solchem Falle muss aus sicherheitstechnischen Gründen die Sauerstoffkonzentration in der Trommel der Zentrifuge niedriger als der Explosionsgrenzwert gehalten werden. Dieser Bedingung kann durch Einleitung eines inerten Gases entsprochen werden. Das Filtrat (Lösungsmittel) aber ist so zu beseitigen, dass einerseits kein Sauerstoff (Luft) in der Innere der Zentrifuge gelange, andererseits der Verbrauch an inertem Gas nur ein Mindestmass betrage.

Eine häufige Anforderung ist ferner, dass man nach Beendigung der Filtration die auf der Oberfläche der in der Trommel verbliebenen Feststoffteilchen anhaftenden Verunreinigungen bei rotierender Trommel durch eine eingeführte Flüssigkeit z. B. Lösungsmittel abwaschen kann. In sicherheitstechnischer und wirtschaftlicher Hinsicht ist es gleicher-massen wichtig, dass nur soviel Waschflüssigkeit in die Zentrifuge gelangt, als zur Beseitigung der Verunreinigungen eben noch erforderlich ist.

Bei zahlreichen Operationen in der Industrie ist es ferner notwendig, dass die Temperatur des Filtrâtes während des Pumpens nicht absinke, sondern — wenn nötig — sogar erhöht werden könne.

In der Praxis sind zum Auffangen des aus der Zentrifuge abgehenden Filtrâtes und zu dessen Weiterbeförderung folgende prinzipielle Lösungen am häufigsten anzutreffen.

— Wenn das Filtrat an sich nicht wertvoll ist oder direkt, ohne irgendwelche Vorbehandlung in das Abwassernetz abgelassen werden kann, wird der Filtratablassstutzen der Zentrifuge — in der Regel mit Zwischeneinbau eines Flüssigkeit-Absperrschiebers — durch einen elastischen Rohranschluss auf einfache Weise mit dem Abwasserkanal verbunden. Um eine ungestörte Flüssigkeitableitung zu erzielen, wird zwischen die Zentrifuge und den Kanal noch ein Gasabscheide-gefäss eingebaut. Das sich ausscheidende Gas entweicht dann über den am Gefassdeckel vorgesehenen Ablassstutzen ins Freie, während die Flüssigkeit über den Flüssigkeitsver-schluss in den Sammelkanal gelangt.

— Ist jedoch das Filtrat wertvoll, z. B. ein Wirkstoff

— oder ein Lösungsmittel enthaltendes Medium uns soll deshalb einer Weiterverarbeitung zugeführt werden; oder ist durch solche Stoffe verunreinigt, die man nicht ohne weiteres in den öffentlichen Hauptkanal ablassen kann, dass wird das Filtrat — wenn ein ausnützbarer Höhenunterschied vorhanden ist — mit Gravitation direkt in einen unter der Zentrifuge angeordneten Sammelbehälter abgelassen, aus dem es dann von einer Pumpe weiterbefördert wird, während das abgeschiedene Gas über einen Entlüfter ins Freie gelangt. Um einen ungestörten Abfluss der Flüssigkeit zu sichern, wird oft neben der Zentrifuge noch ein kleines Gasabschei-degefass eingebaut, aus dessen oberem Teil das abgeschiedene Gas ins Freie gelangen kann, während unten das Filtrat in den erwähnten Sammelbehälter abgeht. — Gibt es aber zwischen der Zentrifuge und dem Filtratbehälter wegen der Baukonstruktions-Gegebenheiten keinen genügenden Höhenunterschied, dann wird die Zentrifuge auf ein erhöhtes Fundament gestellt und ein Zwischensammelbehälter von kleineren Abmessungen angewendet. In diesen Behälter gelangt dann Flüssigkeit und Gas; das Gas entweicht über des5

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sen oberen Rohrstutzen während die Flüssigkeit mit Hilfe einer Pumpe weiterbefördert wird.

Die gasdichten Zentrifugen sind mit einer Flüssigkeitssperre versehen, so dass die Flüssigkeit über die Flüssigkeitssperre zur Pumpe gelangt.

Auf zahlreichen Gebieten der chemischen Industrie (z.B. bei der «Flüssigkeit aus Flüssigkeit» Extraktion) müssen Flüssigkeiten von verschiedenem spezifischem Gewicht durch eine gegebene Operation in einem Gravitations-Kraftfeld voneinander getrennt werden. Bei der Trennung muss z. B. die Flüssigkeit mit dem grösseren spezifischen Gewicht fortlaufend so abgeleitet werden, dass die von der einen Flüssigkeit mitgerissene andere Flüssigkeit abweichender physikalischer Eigenschaften (z.B. von kleinerem spezifischem Gewicht) nur eine Mindestmenge betrage. Um eine solche Aufgabe zu lösen, wird am unteren Stutzen des Absetzbehälters (z.B. eines «Flüssigkeit aus Flüsssigkeit» Ex-traktors für intermittierenden Betrieb) ein grosser Glaszylinder oder Glasbehälter angeschlossen, und die zur Weiterbeförderung dienende Pumpe — über eine Absperrarmatur — mit dem unteren Stutzen des Glaszylinders oder des Behälters verbunden. In dem Glasbehälter kann die Grenze der beiden Flüssigkeitsphasen gut beobachtet werden. Die Regulierung der Flüssigkeitsströmung, d.h. die scharfe Trennung der beiden Flüssigkeiten verschiedener Eigenschaften erfolgt mit einer Absperrarmatur, z.B. mit Hilfe eines Kugelhahnes.

Ein Nachteil der obigen Lösungen besteht darin, dass zum Weitertransport der gashaltigen und/oder verschiedene physikalische Eigenschaften aufweisenden Flüssigkeiten mehrere Apparate, bzw. Armaturen, (Behälter, Pumpen, Absperrvorrichtungen, Flüssigkeitssperren, Glaszylinder, usw.) notwendig sind. Ein weiterer Nachteil zeigt sich darin, dass bei der in geschlossener Konstruktion ausgeführten Zentrifuge die Frage des Waschens nur schwer und kompliziert gelöst werden kann, da der Waschprozess selbst nicht kontrollierbar ist.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung zur Entgasung einer Flüssigkeit, welche ohne zusätzliche Apparate, Apparateteile, Armaturen und dergleichen ermöglichen soll während des Flüssigkeitstransportes die daraus ausgeschiedenen Gase fortlaufend abzuleiten. Dabei sollten die aus gashaltigen und/oder Phasen mit abweichende physikalische Eigenschaften bestehenden Flüssigkeiten bei günstigen Betriebskennwerten und kleinem Platzbedarf transportierbar sein. Ferner sollte die Vorrichtung sich an zeitweilige quantitative und qualitative Änderungen der Flüssigkeit gut anpassen und gasdicht ausgebildet sein; schliesslich soll die Flüssigkeit bei ihrer Weiterbeförderung in der Pumpe gut beobachtet werden können.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird aus folgenden Erkenntnissen ausgegangen: Wird die zu transportierende Flüssigkeit in einen solchen Raum eingespeist, bei welchem das Laufrad mit vertikaler Antriebsachse — in einem von einem oberen Raumteil durch eine mit zentraler Öffnung versehene Trennwand getrennten unteren Raumteil eingebaut ist, wobei das Volumen des oberen Raumteils wesentlich grösser als das Volumen des unteren Raumteiles ist, dann kann die «Gas-Flüssigkeit» Suspension frei zum Laufrad strömen, und das Gas kann von der Flüssigkeit leicht getrennt werden. In dieser Weise wird der Transport der gashaltigen Flüssigkeit unter Vermeidung der oben angeführten Schwierigkeiten der bekannten Lösungen — ermöglicht. Ferner wird die Erkenntnis verwertet, dass durch eine entsprechend grosse Ausgestaltung des oberen Raumteiles die visuelle Beobachtung des Transportvorganges — insbesondere der Einleitung der Flüssigkeit — möglich wird.

Die gestellte Aufgabe wird also mit Hilfe einer solchen Vorrichtung gelöst, welche im unabhängigen Anspruch 1 definiert ist.

Zweckmässig soll das Volumen des oberen Raumteiles der Kammer mindestens um eine Grössenordnung grösser sein als das Volumen des unteren Raumteils. Ferner sollte die Kammer als Rotationskörper gestaltet sein. An der Flüssigkeitsablassöffnung kann vorzugsweise tangential ein Flüssigkeitsablassrohr angeschlossen sein. An die Gasablassöffnung kann ein Gasablassrohr angeschlossen sein.

In das Flüssigkeitsablassrohr kann ein Rückschlagventil, z. B. ein Kugelventil eingebaut werden.

Weitere fakultative Merkmale der Erfindung gehen aus den Ansprüchen 7 bis 30 hervor.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen nun anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 die Vorrichtung gemäss der Erfindung, angeschlossen an eine an sich bekannte Zentrifuge, in schemati-scher Seitenansicht;

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1, in grösserem Massstab, teilweise im Vertikalschnitt entlang der Linie C—C in Fig. 3;

Fig. 3 die Vorrichtung nach Fig. 2 in Draufsicht;

Fig. 4 die über eine Flüssigkeitssperre an eine gasdichte Zentrifuge angeschlossene Vorrichtung in schematischer Seitenansicht;

Fig. 5 die Vorrichtung nach Fig. 4, in grösserem Massstab im Vertikalschnitt entlang der Linie A—A in Fig. 6;

Fig. 6 eine Draufsicht der Vorrichtung nach Fig. 5;

Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie B—B in Fig. 6;

Fig. 8 und 9 die Vorrichtung im Vertikalschnitt mit verlängerter Welle und anschliessbar an einem Reaktor;

Fig. 10 eine Vorrichtung im Vertikalschnitt als Variante zu den Fig. 8 und 9, und

Fig. 11 die Pumpencharakteristik der Vorrichtung gemäss der Erfindung.

In Fig. 1 wurde eine an sich bekannte sog. offene Zentrifuge als Ganzes mit 1, und eine angeschlossene Vorrichtung mit 2 bezeichnet. Die Vorrichtung 2 hat eine Kammer 3 zur Weiterbeförderung von Flüssigkeit, sowie einen Elektromotor 4, welcher mit Armen 5 an der zylindrischen Aussenwand der Zentrifuge 1 befestigt ist. Aus dem unteren Teil der Kammer 3 führt ein Flüssigkeitsablassrohr 6 und aus dem oberen Teil der Kammer 3 ein Gasablassrohr 7 nach aussen. Die Zentrifuge 1 ist mit der Kammer 3 über ein Rohr 8 verbunden. Aus der Zentrifuge 1 gelangt eine gashaltige Flüssigkeit in der Pfeilrichtung a in die Kammer 3, während die entgaste Flüssigkeit in der Richtung des Pfeiles b, und das abgeschiedene Gas in der Richtung des Pfeiles c aus der Kammer 3 strömt.

Die Verhältnisse sind aus den in grösserem Massstab angefertigen Fig. 2 und Fig. 3 in den Einzelheiten besser ersichtlich. (Auch hier wurden zur Bezeichnung derselben Geräteteile und Strömungsrichtungen die schon in Fig. 1 benutzten Bezugsnummern und — für die Strömungsrichtungen — gleichen Buchstaben benützt.) Die sich nach oben etwas verengende, kegelstumpfförmige Kammer 3 für den Weitertransport der Flüssigkeit wird durch eine Trennwand 9 in einen oberen Raumteil 10 und einen unteren Raumteil 11 unterteilt. Diese vertikale, oder im wesentlichen vertikale Trennwand 9 ist mit einer zentralen Öffnung 12 versehen. Durch diese Öffnung 12 ist die Welle 14 eines mit Schaufeln versehenen Laufrades 13 hindurchgeführt. Die Welle 14 ist an ihrem oberen Ende mittels eines Antriebswellenstumpfes 15 an den Elektromotor 4 angeschlossen.

Wie ferner aus dieser Fig. 2 ersichtlich, wird der untere Raumteil 11 der Kammer 3 vom Laufrad 13 nahezu völlig

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ausgefüllt. Das Volumen des oberen Raumteiles 10 aber übertrifft um das Zehnfache — oder noch mehr — das Volumen des unteren Raumteils 9. In dem Flüssigkeitsablassrohr 6 ist in diesem Falle ein Rückschlagventil 16 eingebaut. Falls das Volumen des unteren Raumteils z. B. 11 beträgt, so ist das Volumen des oberen Raumteiles 101 oder mehr.

Aus Fig. 2 geht ferner hervor, dass der Durchmesser D i des Rohres 8, welches die Zentrifuge 1 mit der Kammer 3 verbindet, grösser als der Durchmesser D2 der zentralen Öffnung 12 in der Trennwand 9 ist. Letzterer (D2) ist grösser als der Durchmesser D3 des Flüssigkeitsablassrohres 6, so dass hier die Beziehung D3 < D2 < D i besteht. Das Rohr 8 mündet direkt, oder annähernd direkt über der Trennwand 9 in die Kammer 3 ein, d.h. in den oberen Raumteil 10, aus welchem oben ein Gasablassrohr 7 hinausführt, während das Flüssigkeitsablassrohr 6 aus dem unteren Raumteil 11 hinausgeführt ist. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass im oberen Raumteil 10 der Kammer 3 auch eine Beleuchtungsvorrichtung 17, sowie eine Schauvorrichtung 18 vorhanden sind, welche Teile später in Verbindung mit den Fig. 5—7 näher beschrieben werden.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung nach den Fig. 1—3 ist wie folgt:

Die Zentrifuge 1 wird mittels eines Deckels geschlossen und dann die Operation des Zentrifugierens durchgeführt. Aus der Zentrifuge 1 strömt Gas enthaltende Flüssigkeit durch das Rohr 8 in der Pfeilrichtung a und gelangt frei einströmend in den oberen Raumteil 10 der Vorrichtung 2. Der Weg des Wassers im Gerät 2 und im Flüssigkeitsablassrohr 6 ist auch mit Pfeil a bezeichnet. Im oberen Raumteil 10 entsteht eine Wasseroberfläche welche mit gestrichelter Linie und mit Bezugszeichen v bezeichnet ist. Danach wird durch das vom Elektromotor 4 angetriebene Laufrad 13 die in den unteren Raumteil 11 hineingelangte Flüssigkeit in der Pfeilrichtung b entfernt und gelangt über das Flüssigkeitsablassrohr 6 aus der Vorrichtung 2. Aus dem oberen Raumteil 10 entweicht das aus der Flüssigkeit ausgeschiedene Gas in der Pfeilrichtung c über das Gasablassrohr 7 aus der Vorrichtung 2 ins Freie.

Die Charakteristik des Gerätes 2 nach Fig. 1—3 (u.zw. die Kennkurve der Pumpe) ist in Fig. 11 dargestellt. Das Gewicht der Vorrichtung beträgt samt Elektromotor 72 kg, und ohne Motor 34 kg. Die Leistung des Motors beträgt bei einer Drehzahl von 2855 U/min 2,2 kW.

Eine andere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung nach den Fig. 4 — 7 weicht, insofern von der in Fig. 1 — 3 gezeigten ersten Ausführung ab, als diese an eine geschlossene, gasdichte Zentrifuge angeschlossen werden kann. Zu diesem Zwecke ist die Vorrichtung mit einem Vorbehälter versehen. In Fig. 4 ist die Zentrifuge als Ganzes mit 19 und der Vorbehälter mit 20 bezeichnet.

Zur Bezeichnung der übrigen Konstruktionsteile werden die gleichen Bezeichnungen wie vorangehend verwendet. Am Deckel der Zentrifuge 19 mündet eine Speiseleitung 22 für Stickstoff in einen Rohrstutzen 21. Eine Zweigleitung 23 der Speiseleitung 22 führt in den unteren Teil der Zentrifuge 19. Gleichfalls von oben ist ein Luftspeiserohr 24 mit einer Absperrarmatur 24a in die Zentrifuge 19 eingeführt.

Zwischen der Zentrifuge 19 und der Vorrichtung 2 ist ein Vorbehälter 20 vorhanden. Die Zentrifuge 19 und der Vorbehälter 20 sind durch ein Rohr 25, der Vorbehälter 20 und die Vorrichtung 2 durch ein Rohr 26 miteinander verbunden. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist am Oberteil des Vorbehälters 20 eine Leitung 27 angebracht, in welchem zunächst eine Absperrarmatur 28, danach ein Injektor 29 eingebaut ist, und in welche eine zur Einspeisung von Pressluft dienende Leitung 30 mündet. Nach dem Injektor 29 ist eine, vom Gasablassrohr 7 ausgehende Leitung 31 an der Leitung 27 angeschlossen. Auch in der Leitung 30 ist eine Absperrarmatur 30a vorgesehen.

Gemäss den Fig. 5 —7 ist die Vorrichtung 2 mit einem Vorbehälter 20 versehen, welcher in grösserem Massstab dargestellt ist. Die Kammer 3 selbst und der Elektromotor 4 entsprechen im wesentlichen der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführung, so dass die gleichen Konstruktionselemente wieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Im zylinderförmigen Vorbehälter 20 befindet sich eine vertikale Trennwand 32, die von einem Deckel 34 aus sich vertikal nach unten erstreckt und in einer Höhe h über der Bodenplatte 33 des Vorbehälters 20 endet. Das Rohr 25, welches den Vorbehälter 20 mit der Zentrifuge 19 verbindet, mündet unter dem Deckel 34 auf der einen Seite der Trennwand 32 in den Vorbehälter 20, während das Rohr 26 auf der anderen Seite der Trennwand 32, sich gleichfalls vom Oberteil des Vorbehälters aus erstreckt. Die Längsachse x des Rohres 26 verläuft um den Abstand k tiefer wie die Längsachse y des Rohres 25 (Fig. 5). Der Abstand k ist zweckmässig gleich, oder nahezu gleich dem Radius r der Rohre. Am Deckel 34 des Vorbehälters 20 ist ein Rohrstutzen 35 angeordnet, an welchem die Leitung 25 (Fig. 4) angeschlossen werden kann. Die Bodenplatte 33 des Vorbehälters 20 ist abwärts etwas konisch gestaltet. Von ihrem tiefsten Punkt führt eine Entleerungsleitung 36, die mit einer Absperrarmatur 37 vesehen ist. Durch diese Entleerungsleitung 36 kann die Flüssigkeit aus dem Vorbehälter 20 in der Pfeilrichtung t abgeführt werden.

Der besseren Übersicht halber wurde die Vorrichtung 2 in Fig. 5 abweichend von Fig. 4 dargestellt. Selbstredend ist diese Vorrichtung und seine Arbeitsweise mit der in der Fig. 4 dargestellten Vorrichtung völlig identisch.

In den Fig. 6 und 7 ist eine Beleuchtungsvorrichtung 17 und eine Schauvorrichtung 18 als zweckmässige konkrete Lösungen dargestellt. Die Beleuchtungsvorrichtung 17 ist mit einer Glühlampe 38 und einer Glasscheibe 39 versehen die abgedichtet in die Rohrwand eingesetzt ist. Die Schauvorrichtung 18 ist ebenfalls in die Rohrwand abgedichtet eingesetzt und mit einem Schauglas versehen.

In Fig. 5 wurden einige wesentliche Kennzeichen der geometrischen Ausgestaltung der Trennwand 9 und des Laufrades 13 veranschaulicht. Die Trennwand 9 ist zur zentralen Öffnung 12 hin sich verjüngend ausgebildet und zwar so,

dass der Neigungswinkel ct| ihrer oberen Fläche kleiner ist als der Neigungswinkel a2 ihrer unteren Fläche, d.h. die Beziehung cti < a2 gilt- Die obere Seite der Schaufel des Laufrades 13 schliesst ebenfalls den Winkel a2 ein und verläuft parallel zur Erzeugenden der unteren Fläche der Trennwand 9 in der Öffnung 12 benachbarten Oberflächenbereich.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung nach den Fig. 4 — 7.

Nach dem Schliessen des Deckels 34 wird die Zentrifuge 19 (der Fugenraum und das Lager) mit Stickstoff durchgespült. Über die Speiseleitung 22 und die Leitung 23 wird in der Richtung der Pfeile d, e, Stickstoffgas solange in das Gerät eingespeist, bis die Sauerstoffmenge im aus dem Vorbehälter 20 in der Pfeilrichtung f über die Leitung 27 ausströmenden Gasstrom unter einen bestimmten Wert gesunken ist (Fig. 4 und 5).

Der Stickstoff, bzw. die an Stickstoff reiche Luft strömt im Vorbehälter 20 über einer Flüssigkeitssperre 42 (Fig. 5) und gelangt dann über eine Entlüftungsleitung 43 (Fig. 4) in der Pfeilrichtung g ins Freie.

Nach erfolgtem Durchspülen kann nun das eigentliche Zentrifugieren beginnen: Während dieses Vorgangs müssen nur die durch Sickerung entstehenden Stickstoffverluste quantitativ nachgefüllt werden. Der obere Raumteil der Kammer 3 ist auch an der Entlüftungsleitung 43 angeschlossen und zwar über das Gasablassrohr 7 und die Leitung 31

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(Fig. 4), so dass in der Kammer 3 weder ein Überdruck noch ein Unterdruck entstehen kann. Nach Beendigung des Zen-trifugierens muss der Stickstoff aus der Zentrifuge 19 abgelassen werden, da sich das Bedienungspersonal — um die Zentrifuge 19 zu entleeren — in diese hineinbeugen muss. Zu diesem Zweck wird über eine Leitung 30 (Fig. 4) Pressluft in den Injektor 29 geblasen. Dadurch wird in der Zentrifuge 19 zweckmässig ein Unterdruck von 150—200 mm Wassersäule erzeugt. In dieser Weise wird das Innere der Zentrifuge 19 mit Luft durchgespült, so dass das Stickstoffgas hinausgedrängt wird. Das Durchströmen erfolgt auch jetzt über der Flüssigkeitssperre 42 (Fig. 5) solange, bis im Innern der Zentrifuge 19 die Stickstoffmenge so erniedrigt ist, dass sich der Bedienungsmann ohne Gefahr in die Zentrifuge hineinbeugen kann. Die Flüssigkeit- und Gasströmungsbahnen sind sinngemäss mit den früher schon verwendeten Pfeilen a, b, und c bezeichnet.

In den Fig. 8 und 9 ist die erfindungsgemässe Vorrichtung als ein an einem Reaktor anschliessbares Ausführungsbeispiel mit der zu diesem Zweck verlängerten Welle dargestellt. (Auch hier wurden für die gleichen Konstruktionsteile die schon früher benutzten Bezugszeichen und Buchstaben verwendet). Hier ist der Elektromotor 4 mit einem versteifenden Distanzhalterohr 44 an der Kammer 3 angeschlossen, so dass ein Innenraum 45 des Distanzhalterohres 44 mit dem oberen Raumteil 10 der Kammer 3 in Verbindung steht. Auf eine durch das Distanzhalterohr 44 gezogene Antriebswelle 46 ist an einem unteren Wellenstumpf 46a von kleinerem Durchmesser das mit Schaufeln versehene Laufrad 13 aufgekeilt. Am oberen Teil der Antriebswelle 46 sorgt eine Stopfbüchse 47 dafür, dass beim Rotieren der Antriebswelle aus dem geschlossenen Innenraum 45 kein Gas oder Dampf an den Elektromotor, oder ins Freie gelangen kann. Die Antriebswelle 46 ist mit einer Anschlussvorrichtung 48 am Wellenstumpf 15 des Elektromotors 4 angeschlossen. Unter der Stopfbüchse 47 zweigt vom Rohr 44 ein Rohrstutzen 70 ab, dessen Bestimmung später noch erläutert wird. Der untere Wellenstumpf 46a ist in einem auf der Grundplatte der Kammer 3 angebrachten Lager 49 gelagert. Das Lager 49 ragt in ein geschlossenes Gefass 50 hinein, dessen Innenraum mit zugepumpter Kühlflüssigkeit kühlbar ist; die Kühlflüssigkeit kann aus dem Gefäss 50 über eine, mit einer Absperrarmatur 52 versehene Leitung 51 in der Pfeilrichtung i abgeleitet werden (Fig. 8).

Bei gewissen technologischen Operationen kann es notwendig sein, dass ein Teil der Flüssigkeit innerhalb der Kammer rezirkuliert werden muss. Zu diesem Zweck ist in der Trennwand 9 eine sich aufwärts erweiternde, konische Öffnung 53 vorgesehen, die mit einem gleichfalls konischen Ventilkörper 54 geöffnet bzw. geschlossen werden kann. Zur Betätigung des Ventilkörpers 54 dient eine, aus dem oberen Raumteil 10 über eine Stopfbüchse 55 geführte Stange 56, an deren oberem Ende ein Ventilrad 57 angebracht ist. Mit dem Drehen dieses Ventilrades 57 kann die Öffnung 53 fortlaufend geöffnet oder geschlossen werden. Die Vorrichtung wird an dem (nicht dargestellten) Reaktor mit dem Rohr 8 angeschlossen. Die Richtung der Flüssigkeitseinleitung wurde auch in diesem Falle mit dem Pfeil a bezeichnet. Am erwähnten Rohrstutzen 70 wird ein (nicht gezeichnetes) Rohr angeschlossen, das in den Gasraum des Reaktors einmündet. Auf diese Weise können das Gerät und auch der Gasraum des Reaktors miteinander in Verbindung gebracht werden. Die Gasströmrichtung ist in Fig. 9 mit Pfeil 1 bezeichnet. Auf der gleichen Fig. 9 ist auch zu erkennen, dass über den Rohrstutzen 8 in der Pfeilrichtung a auch Flüssigkeit in die Vorrichtung eingeleitet werden kann. Dies ist notwendig, wenn die Vorrichtung als ein in Reihe geschalteter Reaktor verwendet wird. In diesem Falle funktioniert eine Vorrichtung als Reaktor mit einer Öffnung 53 von regulierbarem Querschnitt (Fig. 8) wobei das Reaktionsgemisch zu dem Rohrstutzen 70 der nachfolgenden Vorrichtung eintrifft. Die Vorrichtungen nach Fig. 8 und 9 können besonders vorteilhaft dann angewendet werden, wenn die Vorrichtung unten am Reaktor angeschlossen werden soll, ferner wenn die Stopfbüchse 47 und der Elektromotor 4 sich über dem Flüssigkeitsniveau befinden. Die Arbeit der Pumpe nach Fig. 8 und 9 erfolgt gleich wie in Verbindung mit den Fig. 1—7 beschrieben wurde.

Die Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 10 weicht vor allem darin von der Ausführung nach den Fig. 8 und 9 ab, dass die Kammer 3 zwei seitliche Begrenzungswände 58 und 59 besitzt, und in dem dazwischen befindlichen Raum 60 ein Heizmedium oder ein Kühlmedium zirkuliert. Zweifach ausgeführt ist auch die Wand des zum Aufnehmen des Lagers 49 dienenden Gefässes 50. Hier wurde ein zum Zirkulieren einer Heiz- bzw. Kühlflüssigkeit vorgesehener Raum mit der Bezugsnummer 61 bezeichnet. Die Räume 60 und 61 sind durch ein Rohr 62 miteinander verbunden.

Wird als Heizmedium eine Flüssigkeit benützt, so gelangt diese über ein Rohr 63 in den Raum 61 (Pfeil o), von wo das Medium über das Rohr 62 in den Raum 60 gelangt, und von dort über ein Rohr 64 — bei niedrigerer Temperatur — in der Pfeilrichtung o abgeführt wird. Wird aber als Heizmedium natürlicher Dampf benützt, so wird dieser in der gestrichelt gezeichneten Pfeilrichtung a über das Rohr 64 eingespeist, und wird dann abgekühlt über ein Rohr 63 abgeführt.

Die Ausführung nach Fig. 10 kann dann mit Vorteil zum Einsatz kommen, wenn man ein Stocken oder Erstarren der zu befördernden Flüssigkeit zu befürchten hat, und dieses Stocken durch Erwärmung verhindert werden kann. Es versteht sich von selbst, dass auch die Ausführungsformen nach Fig. 1—7 nach Belieben doppelwändig ausgeführt werden können.

Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile können fol-gendermassen zusammengefasst werden:

Die Gasabscheidung vollzieht sich im für den Flüssigkeitstransport vorgesehenen Raum, ohne irgendwelche zusätzliche Einrichtungen. Da es keine Stopfbüchse hat und auch nicht in die Flüssigkeit eintaucht, kann ein Flüssigkeitstransport ohne Verluste gesichert werden. So gibt es z.B. beim Flüssigkeitstransport aus einer Zentrifuge kein Abtropfen, (im Vergleich zu den herkömmlichen Einrichtungen vermindert das die Verluste um mindestens 10%). Umweltverschmutzendes Material z.B. Lösungsmittel kann nicht aus dem System hinausgelangen. Das geschlossene Flüssigkeitstransportsystem ist im Höchstmass sicher. So können z. B. im Vergleich mit den bekannten Einrichtungen für Weiterbeförderung von Mutterlauge durch Anwendung der Erfindung die Investitionskosten beträchtlich vermindert werden: Eine besondere Pumpe, ein besonderer Behälter und ein besonderes Leitungssystem sind dazu nicht nötig. Die Zentrifuge muss nicht auf einen höheren Untersatz gestellt werden, usw. Beim Zentrifugieren muss zum Waschen nicht soviel Lösemittel verbraucht werden, als bei der herkömmlichen Lösung, denn mit Hilfe der Schauvorrichtung der Waschprozess aufmerksam verfolgt werden kann, und beim Wahrnehmen der nötigen Sauberkeit die weitere Dosierung von Waschflüssigkeit sofort eingestellt wird. Die Vorrichtung kann auch in Verbindung mit einer geschlossenen, gasdichten Zentrifuge sehr vorteilhaft verwendet werden. Aus der Zentrifuge kann das Filtrat sicherheitstechnisch einwandfrei entfernt werden. Es kann auch nicht ein Rotieren der Zentrifuge in der Flüssigkeit stattfinden und deren Umwälzen erfolgen, da die Förderleistung der Pumpe immer grösser ist als die in der Zeiteinheit aus der Zentrifuge abgehende Flüssigkeitsmenge. Die Vorrichtung kann nicht nur

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als Pumpe sondern auch als Reaktor angewendet werden und kann auch zum Transport von bei niedrigeren Temperaturen stockenden Flüssigkeiten gebraucht werden. Mit Hilfe der Vorrichtung gemäss der Erfindung kann auch bei den «Flüssigkeit aus Flüssigkeit» Extraktoren der materialverlustlose Flüssigkeitstransport gesichert werden, da man das Phasenverhalten der Flüssigkeiten — dank der Beleuch-

tungs- und der Schauvorrichtung — gut erfassen und verfolgen kann. Der Platzbedarf der Vorrichtung ist wesentlich kleiner als der, der heute bekannten Geräte ähnlicher Bestimmung. Die Vorrichtung ist auch heizbar oder kühlbar, so dass sie sich auch zum Transport von auf Temperaturschwankungen empfindliche Stoffe gut eignet, da das Halten auf gleicher Temperatur hier gelöst ist.

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5 Blatt Zeichnungen

Claims (30)

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1. Vorrichtung zur Entgasung einer Flüssigkeit und zur Weiterförderung der entgasten Flüssigkeit, mit einer ein Laufrad enthaltenden Kammer, wobei die abgrenzende Wand der Kammer eine Flüssigkeitseinlassöffnung und eine Flüssigkeitsauslassöffnung hat, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (3) durch eine mit einer Öffnung (12) versehene Trennwand (9) in einen oberen Raumteil (10) und einen unteren Raumteil (11) geteilt ist, wobei das Volumen des oberen Raumteiles (10) grösser als das Volumen des unteren Raumteiles (11) ist, das Laufrad (13) sich in dem unteren Raumteil (11) befindet, die Flüssigkeitseinlassöffnung im oberen Raumteil (10) und die Flüssigkeitsablassöffnung im unteren Raumteil (11) angeordnet sind, und der den oberen Raumteil (10) begrenzende Kammerwandabschnitt mit einer Gasauslassöffnung versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des oberen Raumteils (10) der Kammer (3) mindestens um ein Vielfaches grösser, als das Volumen des unteren Raumteiles (11) ist.

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liehen, versteifenden und distanzhaltenden Rohr (44) an einem Antrieb, vorzugsweise an einem Elektromotor (4) angeschlossen ist, wobei im Inneren des versteifenden und distanzhaltenden Rohres (44) eine Antriebswelle (46) angeordnet ist, und der Innenraum (45) des Distanzhalterohres (44) mit dem oberen Raumteil (10) der Kammer (3) in Verbindung steht, und dass am distanzhaltenden Rohr (44) ein Rohrstutzen (70) angeschlossen ist, welcher dazu bestimmt ist, mit dem Gasraum eines Reaktors verbunden zu werden, oder dem Einspeisen von Flüssigkeit in die Vorrichtung (2) dient (Fig. 8).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (3) die Form eines Rotationskörpers hat.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an die Flüssigkeitsablassöffnung

— vorteilhaft tangential — ein Flüssigkeitsablassrohr (6) angeschlossen ist.

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5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an die Gasablassöffnung ein Gasablassrohr (7) angeschlossen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in das Flüssigkeitsablassrohr (6) ein Rückschlagventil (16) — vorzugsweise ein Kugel-Rückschlagven-til — eingebaut ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein an die Flüssigkeitseinlassöffnung anschliessendes Rohr (8,26) zur Flüssigkeitseinleitung über der Trennwand (9) in den oberen Raumteil (10) der Kammer (3) einmündet.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussquerschnitt der Flüssigkeitseinlassöffnung mindestens zweimal so gross wie der Durchflussquerschnitt der Flüssigkeitsablassöffnung ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (12) in der Mitte der Trennwand (9) angeordnet ist.

10

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchflussquerschnitt der Öffnung (12) kleiner als der Durchflussquerschnitt der Flüssigkeitseinlassöffnung, aber grösser als der Durchflussquerschnitt der Flüssigkeitsablassöffnung ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (3) einen sich nach unten erweiternden Querschnitt hat, und ihr Innenraum vorteilhaft kegelstumpfförmig ausgestaltet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (9) zur Öffnung (12) hin veijüngt ausgebildet ist (Fig. 2, 5 und 7 bis 10).

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel (a) der oberen Fläche der Trennwand (9) zur Horizontalen kleiner als der Neigungswinkel (a2) ihrer unteren Fläche ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der schräge Abschnitt der unteren Fläche

— in radialer Richtung betrachtet — kürzer als der schräge Abschnitt der oberen Fläche ist.

15

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Fläche der Schaufeln des Laufrades (13) wenigstens zum Teil parallel zur unteren Fläche der Trennwand (9) verläuft.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln des Laufrades (13) gegen ihren Umfangsbereich hinsichtlich ihrer Höhe verjüngt ausgebildet sind und der Umfangsbereich des unteren Raumteils (11) der Kammer (3), der von dem Aussenende der Schaufeln des Laufrades nach aussen reicht, zweckmässig durch die nach oben und aussen gerichtete schräge Ausbildung der unteren Fläche der Trennwand (9) erweitert ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Welle (14) des Laufrades (13) durch den oberen Raumteil (10) der Kammer (3) und durch die Öffnung (12) geführt ist, wobei die Welle mit ihrem unteren Teil am Laufrad (13) angeschlossen ist, während der obere Teil der Welle (14) mit einem Antrieb, vorzugsweise mit einem Elektromotor (4) verbunden ist, der über der-Kammer (3) angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Beleuchtungsvorrichtung (17) zur Beleuchtung des oberen Raumteiles (10), sowie eine Schauvorrichtung (18) für Beobachtungen des oberen Raumteiles (10) aufweist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (17) und die Schauvorrichtung (18) mit durchsichtigen Scheiben, vorzugsweise Glasplatten (39,40) versehen sind, die in Wandungen von nach innen sich erweiternden rohrartigen Körpern abgedichtet befestigt sind (Fig. 7).

20

20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (17) und die Schauvorrichtung (18) einander gegenüber angeordnet sind und mit ihren Längsachsen einen Winkel einschliessen, welcher mindestens 90° beträgt.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ausserhalb der Kammer (3) und vor der Flüssigkeitseinlassöffnung eine Flüssigkeitssperre (42) vorgesehen ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitssperre (42) einen Vorbehälter (20) besitzt, der ein in den oberen Raumteil (10) der Kammer (3) einmündendes Rohr (26), und ein gegebenenfalls zum Einlassen der von einer Zentrifuge eintreffenden Flüssigkeit bestimmtes, in den oberen Bereich des Vorbehälters (20) einmündendes Rohr (25), sowie eine die Einlass- bzw. Auslassöffnungen dieser Rohre (25,26) räumlich voneinander trennende Trennwand (32) hat, welche oben am Deckel (34) des Vorbehälters (20), beidseitig an dessen Wänden an-schliesst und unten in einem Abstand (h) von dessen Bodenplatte (33) endet, so dass in der Nähe der Bodenplatte eine Durchflussöffnung frei bleibt (Fig. 5).

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorbehälter (20) zylinderförmig und die Trennwand (32) vertikal oder im wesentlichen vertikal ausgebildet ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchflussquerschnitte der Rohre (25,26) mindestens annähernd einander gleich sind, und die Längsachse (x) des einen Rohres (26) in einem Abstand (k) unter der Längsachse (y) des anderen Rohres (25) verläuft, wobei zweckmässig der Abstand (k) dem Radius (r) dieser beiden Rohre (25,26) entspricht (Fig. 5).

25

30

35

40

45

50

55

60

65

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem oberen Bereich des Vorbehälters (20), vorteilhaft aus dessen Deckel (34) ein Rohrstutzen (35) für Gasablass ausmündet.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (3) mit einem läng2

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (49) der Welle (46) des Laufrades (13) in ein mit einem Kühlmedium gefülltes Gefäss (50) hineinreicht (Fig. 8).

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Kammer (3) zur Zirkulation zwischen dem oberen und unteren Raumteil (10, 11) in der Trennwand (9) zweckmässigerweise in ihrem Umfangsbereich eine auf- und zuschliessbare Öffnung (53) vorgesehen ist (Fig. 8).

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (53) eine sich nach oben erweiternde Kegelstumpfform hat, und zur Aufnahme eines mit einer Betätigungsstange (56) versehenen Ventilkörpers (54) dient.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand der Kammer (3) als Doppelwand (58, 59) ausgebildet ist, in deren Zwischenraum (60) Rohrstutzen (63, 64) zum Ein- und Ableiten eines Heiz-, bzw. Kühlmediums einmünden (Fig. 10).