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Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von gesättigten, sinkstofffreien
Lösungen Sinkstofffreie Lösungen werden in vielen Zweigen der Technik benötigt.
Die Lebensmittel verarbeitende Industrie z. B. verwendet derartige Lösungen von
Kochsalz in Wasser, gegebenenfalls unter Verdünnung und unter Zusatz von Essig und/oder
Geschmacksstoffen, in ausgedehntem Maße als Konservierungsmittel.
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Bei der Herstellung solcher Lösungen werden im allgemeinen verhältnismäßig
große Behälter beschickt, worauf der Lösungsvorgang bis zur Erreichung der Sättigung
abgewartet wird. Dieser Vorgang nimmt jedoch geraume Zeit in Anspruch und liefert
im allgemeinen nur Lösungen von schwankender Konzentration.
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Auch wenn das Lösungsmittel über den ruhenden Feststoff hinweggeleitet
oder durch denselben hindurchgedrückt wird, ändern sich diese Verhältnisse nicht
wesentlich.
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Man hat schon frühzeitig besondere Vorrichtungen gebaut, die den
Lösungsvorgang durch Bewegen des Lösungsmittels beschleunigen und die Abscheidung
unlöslicher Verunreinigungen durch Anwendung von Filtern bewirken sollen.
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So ist z. B. ein Misch- und Sättigungsapparat bekanntgeworden, bei
dem bereits hergestellte Lösung im Gemisch mit kontinuierlich zugeführtem frischem
Lösungsmittel in feiner Verteilung auf das zu lösende Gut gegeben und die abfließende
Lösung mit den in ihr suspendierten unlöslichen Feststoffteilchen durch einen Strahlapparat
im Kreislauf über das zu lösende Gut zugeführt wird, bis sie schließlich aus einem
Absetzraum durch ein Filter von unten nach oben in einen Klärraum gedrückt wird,
aus der sie entnommen werden kann.
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Bei einer anderen, besonders zur Herstellung von Zuckerlösungen gedachten
Vorrichtung ist ein Behälter durch eine horizontal eingebaute Filterplatte in zwei
übereinanderliegende Räume unterteilt. Das zu lösende Gut wird auf der Filterplatte
aufgehäuft und mit Lösungsmittel überschichtet, während die Lösung durch die Filterplatte
diffundiert und sich im unteren Raum ansammelt. Durch Anordnung eines durch die
Filterplatte geführten und unter der Unterseite derselben herausragenden Luftrohres
wird bewirkt, daß beim Ansteigen des im unteren Raum gesammelten Filtrats die Filterplatte
infolge des dann entstehenden Luftpolsters vom Filtrat nicht erreicht wird.
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Auch bei einer weiteren, insbesondere zum Auslaugen von Erzen bestimmten
Vorrichtung findet sich die Unterteilung eines Behälters in zwei übereinanderliegende
Räume durch eine horizontal eingebaute Filterplatte. Das zu lösende Gut wird wieder
auf der Filterplatte aufgehäuft und mit dem durch eine Dampfstrahlpumpe im Kreislauf
gefahrenen, erwärmten, aus dem unteren Raum abgesaugten Lösungsmittel bzw. mit bereits
geffiterter Lösung überschichtet.
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Bei diesen Vorrichtungen ist die Lösungsgeschwindigkeit nur gering
und die Konzentration der erhaltenen Lösung so schwankend, daß sich mit diesen Mitteln
die kontinuierliche Herstellung von größeren Mengen einer Lösung vorgeschriebener
Konzentration nicht wirtschaftlich durchführen läßt.
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Für den Fall, daß eine Steigerung der Lösungsgeschwindigkeit genügt,
ohne daß auf genaue Einhaltung einer bestimmten Konzentration Wert gelegt werden
muß, könnte eine bekanntgewordene Vorrichtung Verwendung finden, bei der mehrere
strömungsmäßig hintereinandergeschaltete Lösungsgefäße vorhanden sind, von denen
jedes mit einem hydraulischen Fördermittel versehen ist und durch die das Lösungsmittel
und das Lösungsgut, beispielsweise auszulaugende Mineralien, im Gegenstrom zueinander
hindurchbewegt werden, wobei das beladene Lösungsmittel an einem Ende ohne Filterung
abgezogen und die unlöslichen Rückstände am anderen Ende der Vorrichtung ausgetragen
werden.
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Eine bei gleichbleibender Sättigung sehr hohe Lösungsgeschwindigkeit
wird mit einer Vorrichtung zur
kontinuierlichen Herstellung von
gesättigten, sinkstofffreien Lösungen aus einem Lösungsmittel und einem darin löslichen,
mit unlöslichen festen Verunreinigungen durchsetzten Feststoff, bestehend aus einem
Behälter mit einem Zulauf für das Lösungsmittel, einem Rührwerk im unteren Teil
des Behälters und einem Zulauf für den zu lösenden Stoff nahe der Rührwerksachse,
erreicht, wenn erfindungsgemäß ein in der Nähe der Achse des Behälters nach oben
förderndes Rührwerk, eine in einem Schutzrohr befindliche Filterkerze, deren Boden
undurchlässig ist, für den Abzug der Lösung und ein an sich bekannter kegelförmiger
Boden mit einem Sinkstoff-Ablaßventil vorgesehen sind.
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Die Höhe des Behälters ist größer als sein Durchmesser.
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Die Zulaufeinrichtung für das Lösungsmittel ist mit Mitteln zur selbständigen
Konstanthaltung des Flüssigkeitsspiegels im Behälter, beispielsweise mit einem Schwimmerventil,
versehen.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist auf der Zeichnung schematisch
dargestellt. Der Behälter 1 ist unten durch den trichterförmigen Behälterboden 2,
an dessen tiefster Stelle das Sinkstoff-Ablaßventil 3 sitzt, geschlossen. Oberhalb
des Behälters 1 ist das Zulaufrohr für Lösungsmittel 4 angeordnet, in das ein durch
die Höhe des Flüssigkeitsspiegels 8 beispielsweise mittels eines Schwimmers 19 gesteuertes
Regelventil 5 eingeschaltet ist und für gleichbleibende Höhe des Flüssigkeitsspiegels
8 sorgt.
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Der zu lösende Stoff wird nahe der senkrechten Achse des Behälters,
etwa durch die Schurre 6, eingetragen, nachdem er durch bekannte Mittel, die nicht
weiter dargestellt sind, z. B. eine Transportschnecke oder ein Zellenrad, in dosierbarer
Menge herangebracht wurde.
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In der senkrechten Achse des Behälters 1 ist das Rührwerk 7 angeordnet,
das Vertikalströmungen 20 der Flüssigkeit erzeugt, die in den achsnahen Querschnitten
des Flüssigkeitskörpers von unten nach oben und in den näher zur Innenwandung des
Behälters 1 hin gelegenen Querschnitten von oben nach unten gerichtet ist.
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Die fertige Lösung wird durch eine besondere Filtereinrichtung abgezogen
und dabei von noch in ihr schwebenden unlöslichen Sinkstoffen befreit.
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Diese Filtereinrichtung besteht aus der außermittig senkrecht in den
Behälter eingehängten Filterkerze 9, deren Boden undurchlässig ist. Diese Filterkerze
9 ragt noch über den Flüssigkeitsspiegel hinaus und ist auf ihrer ganzen Länge von
einem undurchlässigen, unten offenen und oben geschlossenen Schutzrohr 10 derart
umgeben, daß zwischen ihr und dem Schutzrohr ein konzentrischer Ringspalt 11 frei
bleibt. Die Unterkante des Schutzrohres liegt tiefer als der Boden der Filterkerze
9. Am oberen Ende der Filterkerze 9 ist der Anschlußstutzen 12 für die Sangleitung
13 angebracht.
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Die Saugleitung 13 ist an der Saugseite der zweckmäßig außerhalb
des Behälters 1 angeordneten Umwälz- bzw. Förderpumpe 14 angeschlossen, während
die Druckleitung 15 mit dem Druckstutzen dieser Pumpe verbunden ist. Die Druckleitung
15 gabelt sich über ein Dreiwegeventil 16 oder eine gleichwertige Anordnung in eine
Rücklaufleitung 17, die die geförderte Lösung wieder in den Behälter 1 zurückführt,
und in eine zur Verwendungsstelle der Lösung führende Entnahmeleitung 18. Rücklauf-
leitung
17 und Entnahmeleitung 18 werden wahlweise eingeschaltet.
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Zur Einleitung des Lösungsvorganges wird der Behälter zu etwa 2/3
seiner Höhe mit z. B. Wasser gefüllt, worauf nach Einschalten des Rührwerks fortlaufend
eine dosierte Menge von z. B. Kochsalz von oben eingetragen wird. Dabei ist auf
das Vorhandensein eines ständigen Kochsalzüberschusses zu achten.
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Während des Sättigungsvorganges der vorgelegten Wassermenge, der
in kurzer Zeit beendet ist, wird die sich ständig anreichernde Lösung im Kreislauf
gefördert, indem die Umwälz- bzw. Förderpumpe die Lösung über die Filtereinrichtung
aus dem unteren Teil des Behälters abzieht und durch die Rücklaufleitung wieder
in den Behälter zurückfördert.
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Nach Beendigung dieses einleitenden Vorgangs be ginnt die kontinuierliche
Herstellung weiterer Mengen der gesättigten Kochsalzlösung in der gleichen Weise
wie vor, mit dem Unterschied, daß nunmehr die Förderung der Lösung durch die Rücklaufleitung
unterbrochen und die Förderung durch die Entnahmeleitung aufgenommen wird. Das Eintragen
von Salz wird dabei fortgesetzt, während über die Zulaufleitung eine der entnommenen
Lösungsmenge äquivalente Frischwassermenge in den Behälter nachströmt, so daß der
Flüssigkeitsspiegel im Behälter stets gleichbleibt.
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Dem Schutzrohr, das die Filterkerze unter Freilassung eines Ringspalts
umgibt, fällt die Aufgabe zu, zum einen Male das Ansaugen von noch nicht im gewünschten
Maße gesättigter Lösung aus dem oberen und mittleren Teil des Behälters auszuschließen
und zum anderen Male ein Ansaugen von Lösung in der Richtung von unten nach oben
zu bewirken, während die durch das Rührwerk hervorgerufene Strömung in der Umgebung
des Schutzrohres von oben nach unten geht. Durch diese Anordnung wird erreicht,
daß der größte Teil der in der gesättigten Lösung suspendierten Sinkstoffe, die
teils aus noch ungelösten Anteilen des im Überschuß eingetragenen Kochsalzes, teils
aus unlöslichen Verunreinigungen, z. B. Sand, bestehen, nicht der Saugwirkung der
Filterkerze folgt, sondern sich, soweit er unlöslich ist, nach und nach am trichterförmigen
Boden des Behälters ansammelt und von dort von Zeit zu Zeit durch das Sinkstoffablaßventil
entfernt werden kann.
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In einer Versuchsanordnung von etwa 1001Inhalt konnten bei entsprechender
Aufgabe von Kochsalz und Frischwasser bei Raumtemperatur stündlich bis zu 800 1
einer gesättigten, 26,4 Gewichtsprozent Kochsalz enthaltenden Lösung erzeugt und,
einwandfrei abgefiltert, abgezogen werden.