DE1019644B

DE1019644B - Vorrichtung zum Abscheiden der verteilten Phase aus dispersen Systemen, insbesondere Suspensionen oder Emulsionen

Info

Publication number: DE1019644B
Application number: DEE12371A
Authority: DE
Inventors: Dr Theodor Eder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-07-09
Filing date: 1956-05-07
Publication date: 1957-11-21
Also published as: GB835246A; US2828861A; FR1154603A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abscheiden der verteilten Phase aus dispersen Systemen, wie Suspensionen oder Emulsionen, z. B. zum Eindicken von in Flüssigkeit suspendiertem körnigem Gut, bei dem gleichzeitig Bestandteile von unerwünschter Größe abgeschieden werden können. Es ist eine beim Aufbereiten von körnigem Material, das in aufgeschlämmtem Zustand anfällt, immer wiederkehrende Aufgabe, Flüssigkeit und Festbestandteile voneinander zu trennen. In vielen Fällen, insbesondere wenn die Festbestandteile aus wertvollerem Gut bestehen oder in bestimmten Gebieten der Technik, beispielsweise in der Porzellanindustrie, liegt das Bedürfnis vor, diese Abscheidung möglichst vollständig durchzuführen und den gesamten Gehalt an Festbestandteilen, die eine gewisse Größe übertreffen, auszubringen.

Zur praktischen Bewältigung der vorliegenden Aufgabe bedient man sich vielfach des Horizontalschlämmvorganges, der in einem Horizontalschlämmgefäß oder Eindicker vor sich geht. Diese Gefäße haben meistens die Gestalt kegelförmiger Tröge von bis zu 15 m größtem Durchmesser und beanspruchen eine dementsprechend große Grundfläche. Die Zufuhr des Rohgutes erfolgt in der Mitte der Oberfläche, das Sinkgut wird an der Spitze des Kegels abgezogen, und das Feingut läuft an der Peripherie des Troges über. Verzichtet man — um mit geringerer Bauhöhe auszukommen — auf die selbsttätige Abfuhr des ausgeschiedenen Sinkgutes, so kann man Kegelflächen mit größerem Öffnungswinkel verwenden, muß aber den Transport des Sinkgutes zu einer in der Achse des Kegels liegenden Ablaßstelle dann mechanisch, z. B. durch ein Krählwerk, vornehmen. Auf alle Fälle muß, da das Trennverfahren auf die Endfallgeschwindigkeit der absinkenden Teilchen aufgebaut ist, den in der Flüssigkeit herrschenden Strömungsverhältnissen größte Beachtung geschenkt, d. h. es muß für die Einhaltung laminarer Strömung und: deren symmetrische Ausbildung gesorgt werden. Es ist leicht einzusehen, daß es große, mit vernünftigem Aufwand nicht zu bewältigende Schwierigkeiten bereitet, den Rand eines Troges von beispielsweise 10 m Durchmesser bis auf wenige Zehntelrrillimeter in die Waage zu bringen und in dieser Stellung dauernd zu erhalten. Ein ungleichmäßiger Überlauf beeinträchtigt aber die Gleichmäßigkeit des Strömungsverlaufes und beraubt erhebliche Teile der zur Verfügung stehenden Gesamtfläche ihrer Wirksamkeit als Schlämmfläche, wenn an einzelnen Teilen des Randes überhaupt nichts überläuft, da in Richtung gegen diese Randpartien dann keine Flüssigkeitsströmung stattfindet und in den entstehenden Totwassergebieten auch keine Scheidung vor sich geht. Bei Verwendung von Krählwerken kommt noch die Störung der Strömung durch die umlaufenden Bestandteile hinzu. Versucht man, wie dies in der Regel geschieht, von der genauen Horizontierung des Überlaufrandes unabhängig zu werden, indem man einen an die Kegel-Vorrichtung zum Abscheiden

der verteilten Phase aus dispersen

Systemen, insbesondere Suspensionen

oder Emulsionen

Anmelder:
Dr. Theodor Eder, Wien

Vertreter: Dr. phil. A. Mentzel, Patentanwalt,
Refrath bei Köln, Frankenforst 137

Beanspruchte Priorität:
Österreich vom 9. Juli 1955

Dr. Theodor Eder, Wien,
ist als Erfinder genannt worden

wand angesetzten zylindrischen Wandteil mit Löchern versieht oder in Höhe des Flüssigkeitsspiegels gezahnt ausbildet, so wird auch durch diese Vorkehrungen das Problem des gleichmäßigen Umlaufes nicht befriedigend gelöst. Alle Maßnahmen dieser Art bedingen in der Nähe des Randes, also innerhalb des wertvollsten Schlämmbereiches, merkliche Unregelmäßigkeiten des Strömungsverlaufes, so daß ein Ringgebiet in Nähe des Randes nicht als Schlämmfläche in Betracht kommt.

Die Erfindung überwindet diese Schwierigkeiten, indem die sich unten verjüngende Gestalt des Flüssigkeitstroges und die im wesentlichen in die Oberflächenschicht der darin enthaltenen Flüssigkeit stattfindende Rohgutzufuhr wohl beibehalten, innerhalb des Troges aber zwei sich nach oben erweiternde und oben offene Einsätze übereinander angeordnet sind, von denen wenigstens der näher der Trogwand liegende Einsatz mit einem Ablaufrohr versehen ist. Diese Anordnung bewirkt die Verlegung des Feingutauslasses in das Gebiet zwischen dem einen Einsatz und der Trogwand. Die Einsätze können im wesentlichen parallel zur Trogwand oder einem Teil dieser W^rand verlaufen.

Diese Anordnung verändert die Arbeitsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber den bekannten Eindickern vollkommen. Auf die Abfuhr des Feingutes über einen Randüberlauf ist verzichtet, so daß alle mit diesem zusammenhängenden Schwierigkeiten wegfallen. Der obere, zusätzlich angeordnete als Leit- und Absetz-

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fläche wirkende Einsatz zwingt die Strömung, ohne ihren rechten Seitenwänden und schrägem Boden, das mit laminaren Charakter zu beeinträchtigen, aus ihrem zu- einem Deckel 2 verschließbar ist. An dem oberen Teil der nächst horizontalen Verlauf in eine örtlich parallel zu den höheren rechteckigen Seitenwand ist der Einlauf 3 mit Fallinien der Trogwand verlaufende Richtung, wobei Lochwänden 4 angeordnet, der sich über die ganze Länge sowohl in dem horizontalen als auch in dem absteigenden 5 des Troges erstreckt. Die Zufuhr der Rohsuspension Flüssigkeitsstrom eine Abscheidung von Festbestand- erfolgt durch ein Rohr 5. Am zulaufenden Ende des teilen der aufgegebenen Rohsuspension stattfindet. Als Schlämmgefäßes befindet sich ein Auslaß 6 für jenes Schlämmfläche wirkt unter diesen Umständen die gesamte Grobgut, das sich an der Trogwand absetzt. Im Innen-Horizontalprojektion der Fläche dieses oberen Einsatzes raum des Schlämmtroges 1 ist unterhalb des sich im und die Horizontalprojektion der geneigten Trogwand io Betriebe einstellenden Flüssigkeitsspiegels ein Einsatz, abzüglich des vernachlässigbaren Anteilen, der unter dem im vorliegenden Fall eine ebene Leit- und Absetzfläche 9, als zweiter Einsatz ausgebildeten Feingutauslaß liegt. angeordnet, die vorzugsweise parallel zur schrägen Boden-Wenn auch sowohl beim Rohguteinlauf als auch beim wand des Troges verläuft. Der von dem Einsatz 9 und der Feingutauslaß Verteilereinsätze in Gestalt von Loch- einen rechteckigen Trogwand eingeschlossene Winkelblechen oder Sieben seit jeher angewendet werden, um 15 raum mündet in einen Schacht 11, durch den das auf die das Auftreten größerer Wirbel innerhalb des Schlamm- schräge Fläche 9 niedersinkende Grobgut abgeführt raumes zu verhindern, so ist die Wirkung dieser Vor- werden kann. Unterhalb des Einsatzes 9 befindet sich ein kehrungen doch keine vollständige. Man muß vielmehr, als Trennwand 13 ausgebildeter zweiter Einsatz, welcher wie schon oben bemerkt, in der Nähe der Ein- bzw. Ab- den Feingutauslaß abgrenzt, der sich in einen Auslaßflußöffnungen eine von kleinen Wirbeln erfüllte Zone in 20 schacht 14 fortsetzt. Siebwände 19 sorgen für einen rnög-Kauf nehmen, deren Bereich sich bis zu jenem Abstand liehst wirbelfreien Austritt der Feinsuspension. An den erstreckt, nach dessen Durchlaufen die Wirbelchen durch Grobgutauslaß 6, den Schachtll und den Auslaßschacht 14 die innere Reibung der Flüssigkeit aufgezehrt werden. sind mit Absperrorganen versehene Rohrleitungen ange-Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist diese Zone, schlossen, die aber nicht dargestellt sind, insbesondere bei der Anwendung konischer Tröge, auf 25 Eine dritte, in Fig. 3 veranschaulichte Ausführungsein relativ wertloses Gebiet kleiner Fläche beschränkt, form entsteht aus der Zusammensetzung der soeben bewogegen die wertvolle Randzone des Schlämmtroges schriebenen Vorrichtung mit einer im wesentlichen zu unbeeinträchtigt für den Scheidevorgang zur Verfügung dieser spiegelbildlichen Anordnung, wobei die Zeichnung steht. ohne weitere Beschreibung für das Verständnis genügen

In der Zeichnung sind drei beispielsweise Ausführungs- 30 dürfte.

formen der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar Die Arbeitsweise sämtlicher Vorrichtungen ist durchzeigt aus analog. Die gröbsten Festbestandteile des Rohgutes, Fig. 1 im Schnitt einen Eindicker mit kegelförmigem das dem Einlauf 3 zugeführt wird, sinken durch dessen Trog, untere Öffnung unmittelbar in den von der den oberen Fig. 2 und 3 im Schnitt je einen Eindicker mit 35 Einsatz 9 bildenden Leit- und Absetzfläche abgegrenzten prismatischem Trog. Raum ab. Die mit den feineren Festbestandteilen bela-Ein beispielsweise aus Eisenbeton bestehender kegel- dene Flüssigkeit tritt durch die seitlichen Lochwände 4 förmiger Schlämmtrog 1 (Fig. 1) ist oben mit einem annähernd in die Flüssigkeitsoberfläche aus und strömt Deckel 2 abgeschlossen, der in der Mitte einen Einlauf- zunächst im wesentlichen horizontal weiter, wobei der stutzen 3 mit seitlichen Lochwänden 4 trägt. Zum Zu- 40 eigentliche Scheidevorgang einsetzt und weitere Festführen der Rohsuspension dient ein Rohr 5. Am spitzen bestandteile auf die erwähnte Leit- und Absetzfläche unteren Ende des Troges ist ein mit einem Absperrorgan 7 absinken. Die in dem von der letzteren abgegrenzten versehener Auslauf 6 für Grobgut angeordnet. Im Inneren Raum befindliche Flüssigkeitsmenge liegt außerhalb dieses des Schlämmtroges 1 befindet sich, von gleichzeitig als Flüssigkeitsstromes und bleibt im wesentlichen in Ruhe, Leitwände für die Flüssigkeitsströmung wirkenden 45 so daß die Wirbel, welche beim Absinken der gröbsten Rippen 8 aus Blech oder Beton getragen, ein nach oben Festbestandteile entstehen, nicht in den Scheidestrom offener Kegeleinsatz 9 als zusätzliche Leit- und Absetz- gelangen und dessen laminaren Charakter zerstören. Im fläche. Die obere Kante 10 dieses Kegeleinsatzes ist weiteren Verlauf erfährt die Strömung eine Umlenkung eingerollt, um keine Veranlassung zur Ausbildung von um die in vorteilhafter Weise gerundet ausgebildete Wirbern an einer scharfen Kante zu geben. Am spitzen 50 Kante der Leit- und Absetzfläche und wendet sich nach Ende des Kegeleinsatzes sitzt ein nach außen geführtes unten dem Feingutauslaß zu, wobei weitere Festbestand-Rohr 11, das mit einem Absperrorgan 12, z. B. einem teile auf den schrägen Boden des Schlämmtroges nieder-Ventil oder einem Schieber, verschließbar ist. Unterhalb sinken. Radial bzw. parallel zu den trapezförmigen des Einsatzes 9 und koaxial zu diesem ist in entsprechen- Seitenwänden der Vorrichtung nach Fig. 2 angeordnete dem Abstand ein einen zweiten Einsatz bildender Fein- 55 Leitwände können dabei die Aufrechterhaltung laminarer gutauslaß vorgesehen. Dieser ist trichterförmig gestaltet Strömungsverhältnisse fördern und gleichzeitig zur Ab- und besteht aus einem oben offenen Kegelmantel 13 mit Stützung der Leit- und Absetzfläche herangezogen sein, unterem Ansatzrohr 14, an das eine Rohrleitung 15 an- An den betreffenden Auslaßstellen werden die Grobgutgesetzt ist. Die letztere ist durch die Trogwand nach anteileG_x und G₂ sowie das Feingut entnommen. Wird außen und anschließend nach oben geführt und endet in 60 auf eine Trennung der beiden Grobfraktionen kein Wert einem Krümmer 17. Ein Absperrorgan 18 gestattet nach gelegt, so können die beiden Auslässe schon innerhalb Bedarf das Öffnen oder Schließen der Leitung 15. In den des Troges zu einem gemeinsamen Grobgutauslaß verKegelmantel 13 sind Lochplatten 19 eingelegt. einigt werden. Man sieht, daß eine erfindungsgemäß Eine zweite Ausführungsform ist rein schematisch in ausgestattete Vorrichtung nahezu die doppelte Schlämm-Fig. 2 dargestellt. Sie unterscheidet sich von dem be- 65 fläche aufweist wie eine der üblichen Anlagen von sprochenen Eindicker durch die abweichende geometrische gleicher Grundfläche.

Form des Schlämmgefäßes, der dann auch die Gestalt Zwei Beispiele mögen die Leistungsfähigkeit erfindungsaller übrigen wesentlichen Teile, insbesondere der Ein- gemäßer Vorrichtungen zeigen. Sowohl einem üblichen sätze, angepaßt ist. Der Schlämmtrog 1 ist in diesem Fall konischen Eindicker mit Randüberlauf I als einem erfinein im wesentlichen prismatisches Gefäß mit vier senk- 70 dungsgemäß ausgestatteten konischen Eindicker II wurde

stündlich je eine Menge von 14 m³ Rohsuspension zugeführt, die 400 kg Feinsand enthielt.

Siebanalyse des Feinsandes

Prozentgehalt des
Feinsandes....

Korndurchmesser in mm

über
0,25

0,15
bis

0,1 bis

I 0,06 bis

0,25 0,15 j 0,1

8 I 12 ι 22

°'^Oi unter bis

0,06

0,04

17

40

IO

Der Durchmesser der beiden Eindicker I und II betrug je 2 m. Das aus den beiden Gefäßen überlaufende Feingut wurde einer Analyse unterzogen, deren Ergebnisse die folgende Tabelle ergibt.

Prozentgehalt in
Feingut I

Prozentgehalt in
Feingut II ....

Korndurchmesser in mm

über

0,1

0,06	: 0,04
bis	bis
0.1	¹ 0.06

unter 0,04

0,5

12

3,5

83

96

25

Die gesamte stündlich ausgetragene Menge an Festsubstanz betrug im Feingut I 100 kg, im Feingut II 55 kg.

Aus der Tabelle sieht man sofort, daß die erfindungsgemäße Ausstattung eines Eindickers die Kornscheide herabdrückt. Diese Tatsache ist von Bedeutung, wenn, wie z. B. in der Porzellanindustrie, peinlichst vermieden werden muß, Grobbestandteile im Feingut zu belassen.

Ein zweites Beispiel möge die Verwendbarkeit der beschriebenen Anordnung zur Abscheidung des in Tröpfchenform verteilten Bestandteiles von Emulsionen erweisen. Einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit konischem Trog, der eine freie Flüssigkeitsoberfläche von 8 m² aufwies, wurde eine aus Benzin und Wasser bestehende Emulsion zugeführt, die pro Liter 980 ecm Benzin und 20 ecm Wasser enthielt. Solche Emulsionen bilden sich z. B. bei Förderung von mit Wasser verunreinigtem Benzin mit Kreiselpumpen. Die Dispergierung des Wassers wurde im vorliegenden Fall durch dreimaliges Umpumpen des erwähnten Gemisches mit Hilfe einer Kreiselpumpe vorgenommen und dabei eine Verteilung des Wassers in Tröpfchen erreicht, die beim Stehenlassen einer Probe in einem Glaszylinder mit einer Geschwindigkeit von cm/h absanken.

Wurde diese Emulsion fortgesetzt in einer Menge von m³/h in die erwähnte Vorrichtung eingetragen, so ergaben sich 350 l/h reines Wasser als «Grobgut«, 100 l/h. Emulsion mit einem Gehalt von je 50 1 Benzin bzw. Wasser als »Mittelgut* und 19 550 l/h reines Benzin als »Feingut«.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Abscheiden der verteilten Phase aus dispersen Systemen, insbesondere Suspensionen oder Emulsionen, mit einem sich nach unten verjüngenden Trog, bei welcher das Rohgut im wesentlichen in die Oberfläche der Flüssigkeit zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei sich nach oben erweiternde und oben offene Einsätze (9 und 13) übereinander angeordnet sind, von denen wenigstens der näher der Trogwand liegende Einsatz (13) mit einem Ablaufrohr 15 versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze im wesentlichen parallel zu dem geneigten Wandteil des Troges angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit rotationssymmetrischem Trog, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsätze (9, 13) kegelförmig ausgebildet und koaxial angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis' 3, gekennzeichnet durch die Anordnung je eines Auslasses für das auf die Fläche des oberen Einsatzes (9) bzw. für das auf die Trogwand absinkende Grobgut.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Leitflächen (8) zur Abstützung der Einsätze angeordnet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 245 755.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen