DE1092445B - Vorrichtung zum Ausscheiden unerwuenschter Teilchen aus Fluessigkeiten - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausscheiden unerwünschter Teilchen aus Flüssigkeiten und flüssigen Suspensionen, bei der die zu behandelnde Flüssigkeit in schraubenlinienförmiger Bahn von oben her eine Kammer von kreisförmigem Querschnitt durchströmt, die sich nach einem unteren Auslaß für die abzuscheidenden Teile hin kegelförmig verjüngt und einen oberen zentralen Auslaß für die in umgekehrter Richtung in schraubenlinienförmiger Bahn nach oben strömende, gereinigte Flüssigkeit aufweist.

Derartige Vorrichtungen sind bekannt. Bei diesen bekannten Abscheidern hat sich gezeigt, daß die aus dem unteren Auslaß der Kammer austretende Flüssigkeit neben den Verunreinigungen auch einen erheblichen Teil des gereinigten brauchbaren Materials enthält.

Versuche, einen besseren Reinigungsgrad durch die Anordnung mehrerer hintereinander angeordneter Reinigungsstufen oder durch Anwendung einer größeren Anzahl parallel geschalteter Abscheider geringer Leistungsfähigkeit zu erzielen, haben nur in unzureichendem Maße Erfolg gehabt.

Dieser Nachteil der bekannten Abscheider wird gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß unterhalb des Auslasses für die abzuscheidenden Teile eine den Querschnitt des Auslasses überragende, durch den Mantel eines nach oben gerichteten Kegels gebildete Fläche angeordnet ist, die eine zentrale Vertiefung in Form eines umgekehrten Kegels aufweist, wobei oberhalb des Mantels des nach oben gerichteten Kegels ein nach unten hin durch diesen Mantel begrenzter, ringförmiger Austrittsspalt für die abzuscheidenden Teile angeordnet ist.

Der ringförmige Austrittsspalt kann nach oben hin durch ein zylindrisches Endstück des kegelförmig verjüngten Auslasses begrenzt werden. Statt dessen kann unterhalb des Auslasses ein den Auslaß teilweise umgebendes, zylindrisches Gefäß angeordnet sein, dessen nach unten offenes, unteres Ende den ringförmigen Austrittsspalt nach oben hin begrenzt. Vorzugsweise wird hierbei das zylindrische Gefäß mit einem tangentialen Einlaß für eine Verdünnungsflüssigkeit versehen.

Ein ringförmiger Austrittsspalt ist bei Wirbelabscheidern an sich bekannt. Von dem Bekannten unterscheidet die Erfindung sich dadurch, daß der ringförmige Austrittsspalt nach unten hin durch den Mantel eines den Querschnitt des Auslasses überragenden, nach oben gerichteten Kegels begrenzt ist, der in der Mitte eine zentrale Vertiefung in Form eines umgekehrten Kegels aufweist.

Der flache, nach oben gerichtete Kegel, dessen Mantel den ringförmigen Austrittsspalt nach unten

Vorrichtung zum Ausscheiden
unerwünschter Teilchen aus Flüssigkeiten

Anmelder:

Nichols
Engineering & Research Corporation,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. K. Boehmert

und Dipl.-Ing. A. Boehmert, Patentanwälte,

Bremen 1, Feldstr. 24

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 10. März 1955

Horace Freeman, Cap-de-la-Madeleine, Quebec,
und John Douglas Boadway, Three Rivers, Quebec

(Kanada),
sind als Erfinder genannt worden

hin begrenzt, bewirkt eine sichere Umkehrung des ersten äußeren, nach unten gerichteten Wirbels. Der nach außen hin abfallende Kegel bewirkt darüber hinaus eine sichere Abführung der schweren Teilchen, da diese an der nach außen geneigten Fläche herabsinken. Gleichzeitig wird dadurch verhindert, daß einige dieser Teilchen in den inneren Wirbel gelangen. Die zentrale Vertiefung in Form eines umgekehrten Kegels bewirkt eine Stabilisierung des mittleren, flüssigkeitsfreien Kerns, wodurch eine stabile Arbeitsweise und eine sichere Abscheidung gewährleistet wird.

Würde man statt des beschriebenen Doppelkegels eine flache Scheibe als unteres Abschlußstück verwenden, so würde der flüssigkeitsfreie Kern instabil, d. h. jede Erschütterung, jeder größere, einseitig liegende Fremdkörper oder jede Ungleichmäßigkeit in der Abführung der Flüssigkeit würde bewirken, daß der flüssigkeitsfreie Kern seitlich auswandert.

Ein solches Auswandern hat unregelmäßige, turbulente Strömungen zur Folge, welche eine saubere Trennung der auszuscheidenden Teile von der gereinigten Flüssigkeit beeinträchtigen und zeitweise unmöglich machen.

009 647/306

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Nachstehend werden einige Ausführungsbeispiele längs der Innenwand des Trichterstückes 14 nach

der Erfindung beschrieben. unten und gelangen schließlich in das Bodenstück 15.

Fig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch eine Das Trichterstück 14 ist vorzugsweise so ausge-

Abscheidevorrichtung nach der Erfindung; bildet, daß seine konische Wandung nach innen ge-

Fig. 2 ist ein in größerem Maßstab gezeichneter 5 krümmt ist. Mit anderen Worten: Bei zunehmender

senkrechter Schnitt durch den unteren Teil der in Annäherung an das untere Ende des Trichterstückes

Fig. 1 gezeigten Vorrichtung; nimmt der Neigungswinkel der Wandung gegen die

Fig. 3 ist ein waagerechter Schnitt nach 3-3 der Horizontale immer mehr zu, so daß die Wand in

Fig. 2; immer größerem Ausmaß nahezu vertikal nach unten

Fig. 4 ist ein Schnitt durch den unteren Teil einer io verläuft,

abgeänderten Vorrichtung nach der Erfindung; Wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen, schließt sich

Fig. 5 ist ein Schnitt nach 5-5 der Fig. 4. an das Trichterstück 14 eine zylindrische Verlänge-

Die Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1 rung 30 an, die ein gewisses Stück in die zylindrische

bis 3 eignet sich insbesondere zur Verwendung als Kammer des Bodenstückes 15 hineinragt und mit

Reinigungs- oder Klassiereinrichtung. 15 einem tangentialen Zuführungsstutzen 31 aus einem

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung enthält ein Stück besteht; dieser Stutzen dient zur Zuführung

Kopfstück 12, ein Mittelstück 13. ein Trichterstück 14 von Verdünnungswasser, vorzugsweise Abwasser

und ein Fußstück 15. Das Kopfstück 12 enthält einen einer Papiermaschine, nachdem die zur Herstellung

verengten Einlaß 16, der den unter Druck zugeführten des Papiers dienenden Fasern ausgeschieden wurden.

Plüssigkeitsstrom einschnürt, um einen erheblichen 20 Der tangentiale Eintrittsstutzen 31 ist vorzugsweise

Teil der Druckenergie, z. B. 45%, in Geschwindig- etwas eingeschnürt, damit ein Teil der Energie des

keitsenergie umzuwandeln, so daß sich, wie bei 17 zugeführten Wassers in Geschwindigkeitsenergie

angedeutet, in dem zylindrischen Mittelstück oder umgewandelt wird, so daß innerhalb des Gefäßes 15

Hauptteil 13 ein mit hoher Geschwindigkeit rotieren- der durch die Pfeile 32 angedeutete Wirbel entsteht,

der Wirbel bildet, der nach unten zu dem Trichter- 25 Der Hauptteil des Gefäßes 15 kann aus einem Zy-

stück 14 wandert. Ferner enthält das Kopfstück einen linder 33 aus durchsichtigem Material bestehen, der

Ringraum 18, der vorzugsweise einen rechteckigen durch die Schrauben 34 gehalten wird und oben und

Querschnitt aufweist und in dem sich die Flüssigkeit unten abgedichtet ist.

beim Beginn der Ausbildung des Wirbels 17 längs In dem unteren Teilstück 35 des Fußstückes 15 ist

einer spiralförmigen Bahn nach unten bewegt. Der 30 eine ringförmige Kammer 36 von größerem Durch-

Ringraum 18 wird nach innen durch eine zylindrische messer angeordnet, die durch ein Bodenstück 37, das

Wand 19 begrenzt, die unten in eine ringförmige durch die Schrauben 38 gehalten wird, nach unten hin

Platte 20 übergeht, welche eine zentrale Austritts- abgeschlossen ist. Wie aus Fig. 2 zu ersehen, ist der

öffnung 21 für das gereinigte Material aufweist. Eine größte Teil der Oberseite des Bodenstückes 37, auf

innere zylindrische Wand 22 erstreckt sich von der 35 das die Flüssigkeit auftrifft, als nach oben gerichteter,

Austrittsöffnung 21 aus nach oben und geht in ein stampfer Kegel 39 ausgebildet, der den Querschnitt

konisch erweitertes Rohr 23 über, das die Verbindung des Auslasses 30 überragt. Der mittlere Teil des

mit der Abführungsleitung 24 für das gereinigte Kegels 39 hat eine kegelförmige Vertiefung 40. Die

Material bildet. Kammer 36 steht mit dem Gefäß 15 durch einen ring-

Während der Abwärtsbewegung der den Wirbel 17 40 förmigen Austrittsspalt 41 in Verbindung, der nach

bildenden Flüssigkeit werden die in ihr befindlichen unten hin durch den Mantel des Kegels 39 begrenzt

schwereren Teilchen durch die Fliehkraft nach außen wird. Der Ringraum 36 hat einen tangentialen Auslaß-

gegen die Wand des zylindrischen Abschnittes 13 ge- stutzen 42 für das ausgeschiedene Material.

schleudert und wandern an der Wand entlang nach Wie durch die Pfeile in Fig. 2 angedeutet, setzt

unten zu dem Trichterstück 14. In diesem Trichter- 45 sich der äußere, nach unten gerichtete Wirbel 17, 17'

stück kehrt die Bewegungsrichtung der der Mittel- hinter dem Auslaß 30 nach unten bis in das zylin-

achse der Vorrichtung näher liegenden Teile des drische Gefäß 15 hinein fort, wobei er die uner-

Wirbels, welche das weniger stark verunreinigte wünschten schwereren Teilchen mit sich führt. Wenn

Material enthalten, um, d. h., es bildet sich ein nach sich dieser nach unten strömende Wirbel mit dem

oben gerichteter, innerer Wirbel aus, welcher durch 50 durch den Stutzen 31 zugeführten Aufschwemmungs-

die Pfeile 25 angedeutet ist. Der Durchmesser dieses wasser vermischt, wird der untere Teil des Wirbels

Wirbels ist wenigstens ausreichend, um die Austritts- in erheblichem Ausmaß verdünnt und füllt die äußeren

öffnung 21 in der in Fig. 1 angedeuteten Weise aus- Teile des zylindrischen Gefäßes 15 aus, wobei die

zufüllen; hierbei wird die Geschwindigkeit der Wirbel unerwünschten schwereren Teilchen gegen die Wand

im allgemeinen einen solchen Wert annehmen, daß 55 dieses Gefäßes geworfen werden und sich ohne

sich längs der Achse des Behälters ein unter nied- irgendeine erhebliche unregelmäßige Turbulenz nach

rigem Druck stehender, flüssigkeitsfreier Gaskern 26 unten hin zu dem ringförmigen Austrittsschlitz 41

ausbildet. Die diesen Gaskern unmittelbar umgebende bewegen.

Flüssigkeit bewegt sich in spiralförmiger Bahn nach Da jedoch der nach unten gerichtete Wirbel auf die oben, wie es in Fig. 1 durch die Pfeile 27 angedeutet 60 Gegenfläche 39 auftrifft und dann an dieser Stelle eine ist. Der Gaskern streckt sich im allgemeinen nach Einschnürung in Form des ringförmigen Austrittsoben hin mindestens bis in das konisch erweiterte Schlitzes 41 vorhanden ist, wird bewirkt, daß ein Rohr 23 hinein, wo er infolge des zunehmenden kleiner, innerer Teil des Wirbels seine Bewegungs-Durchmessers des Auslasses sein Ende findet. An richtung umkehrt und, wie durch die Pfeile 46 angeseinem unteren Ende wird sich der Gaskern gewöhn- 65 deutet, nach oben zurückströmt, wo er sich mit dem lieh bis zum Boden der Abscheidevorrichtung er- nach oben gerichteten Wirbel 25', 25 vereinigt und strecken, wo die auszuscheidenden schweren Teilchen einen Teil dieses Wirbels bildet. Der zentrale Gaskern abgeführt werden. 26, 26' setzt sich bis zum unteren Ende der Vor-

Die schweren Teilchen, die gegen die Wand des richtung fort, d. h. bis zu der kegelförmigen Verzylindrischen Hauptteils 13 geworfen werden, gleiten 70 tiefung 40. Der obere Durchmesser dieser kegel-

förmigen Vertiefung ist etwas größer als der Durchmesser des Gaskerns, so daß das untere Ende des Gaskerns in der kegelförmigen Vertiefung liegt, was sich in einer Stabilisierung der Lage des Gaskerns längs der Achse des Wirbels auswirkt; hierdurch wird ein Auswandern des Gaskerns und eine unregelmäßige Turbulenz vermieden, die dazu führen könnte, daß ein Teil der auszuscheidenden schwereren Teilchen seine Bewegungsrichtung umkehrt und durch den inneren Wirbel wieder nach oben mitgenommen wird.

Da der Kegel 39 nach außen geneigt ist und die ringförmige Kammer 36 außerhalb des ringförmigen Schlitzes 41 liegt, bietet die Vorrichtung Gewähr dafür, daß die durch diesen Schlitz nach außen entweichenden, unerwünschten Teilchen nicht nach innen zurückkehren können, um durch den inneren Wirbel wieder nach oben getragen zu werden. Da ferner der Auslaß 42 der ringförmigen Kammer 36 in einem verhältnismäßig großen Abstand von dem inneren Wirbel und dem Gaskern liegt und von beiden durch den ao Schlitz 41 getrennt ist, besteht nicht die Gefahr, daß der die Vorrichtung durch den Stutzen 42 verlassende Strom irgendwelche Verlagerungen oder eine Turbulenz des zentralen, nach oben gerichteten Wirbels und des Gaskerns hervorruft. Da ferner der untere Teil des Gaskerns von der kegelförmigen Vertiefung 40 umschlossen ist, besteht auch nicht die Gefahr, daß Gasblasen durch den Stutzen 42 entweichen.

Die in dem zylindrischen Gefäß 15 befindlichen schweren Teilchen können durch den Wirbel 32 hindurchfallen, während dies bei dem brauchbaren feinen Material nicht der Fall ist; letzteres wird vielmehr durch die geringe Menge des in dem inneren Wirbel 25'nach oben zurückströmenden Auf schwemmwassers mitgenommen und wieder nach oben geführt. Die ausgeschiedenen schwereren Teilchen können daher ohne Schwierigkeit durch den ringförmigen Schlitz 41 hindurch nach außen abgeführt werden. Die Geschwindigkeit, mit der das abgeschiedene Material den Stutzen 42 verläßt, läßt sich mit Hilfe von Ventilen od. dgl. regeln.

Durch Regulierung der Menge des durch den Stutzen 31 zugeführten Verdünnungswassers kann man den Anteil des zusammen mit den schwereren Teilchen ausgeschiedenen feinen Materials bzw. der feinen Fasern regeln. Wenn durch den Stutzen 31 eine größere Menge von Wasser zugeführt wird, zeigen Teilchen aus sich weniger schnell absetzendem Material die Neigung, ihre Bewegungsrichtung umzukehren, so daß sie wieder in den nach oben gerichteten inneren Wirbel gelangen; wird jedoch durch den Stutzen 31 hindurch eine geringere Wassermenge zugeführt, so wird ein größerer Anteil von feinen Teilchen und Fasern zusammen mit dem unerwünschten Material ausgeschieden.

Wenn es nicht erwünscht ist, daß in der zylindrischen Kammer 15 befindliche Material aufzuschwemmen, kann die Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 benutzt werden. Hierbei sind die der ersten Ausführungsform entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, denen jedoch ein Kennstrich beigefügt ist. Die Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 bietet den Vorteil der Einfachheit; außerdem wird in diesem Falle das ausgeschiedene Material nicht verdünnt, sondern in dickflüssiger Form abgeführt; diese Vorrichtung eignet sich daher überall dort, wo es erwünscht ist, das ausgeschiedene Material in verhältnismäßig konzentrierter Form zu erhalten.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 wird der ringförmige Austrittsspalt 41', der dem ringförmigen Spalt 41 der Fig. 2 entspricht, nach oben hin direkt durch den zylindrischen Auslaß 30' des Trichterstückes 14' begrenzt. Die Teile 39', 40', 36' und 32' sind in der gleichen Weise ausgebildet wie die entsprechenden Teile der Fig. 2.

Wenn sich bei der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 Schwierigkeiten dadurch ergeben, daß sich der ringförmige Austrittsschlitz 41' mit ausgeschiedenem Material zusetzt, ist das an Hand von Fig. 2 beschriebene Aufschwemmungsverfahren vorzuziehen; dieses Verfahren ermöglicht es, die durch das Festsetzen des auszuscheidenden Materials gegebenenfalls entstehenden Schwierigkeiten praktisch völlig auszuschalten.

Eine besonders wirkungsvolle Abscheidung erreicht man, wenn man einem Abscheider der in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform einen Abscheider der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform nachschaltet.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zum Ausscheiden unerwünschter Teilchen aus Flüssigkeiten und flüssigen Suspensionen, bei der die zu behandelnde Flüssigkeit in schraiibenlinienförmiger Bahn von oben her eine Kammer von kreisförmigem Querschnitt durchströmt, die sich nach einem unteren Auslaß für die abzuscheidenden Teile hin kegelförmig verjüngt und einen oberen zentralen Auslaß für die in umgekehrter Richtung in schraubenlinienförmiger Bahn strömende gereinigte Flüssigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Auslasses (30, 30') für die abzuscheidenden Teile eine den Querschnitt des Auslasses überragende, durch den Mantel eines nach oben gerichteten Kegels gebildete Fläche (39, 39') angeordnet ist, die eine zentrale Vertiefung (40, 40') in Form eines umgekehrten Kegels aufweist, wobei oberhalb des Mantels des nach oben gerichteten Kegels (39, 39') ein nach unten hin durch diesen Mantel begrenzter, ringförmiger Austrittsspalt (41, 41') für die abzuscheidenden Teile angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Austrittsspalt (41') nach oben hin durch ein zylindrisches Endstück (30') des kegelförmig verjüngten Auslasses begrenzt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Auslasses (30) ein den Auslaß teilweise umgebendes, zylindrisches Gefäß (15) angeordnet ist, dessen nach unten offenes, unteres Ende den ringförmigen Austrittsspalt (41) nach oben hin begrenzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Gefäß (15) mit einem tangentialen Einlaß (31) versehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschriften Nr. 1 037 980, 207, 1083 274;

britische Patentschriften Nr. 479 691, 507 412; USA.-Patentschriften Nr. 2 346 005, 2 377 524.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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