DE1277814B

DE1277814B - Vorrichtung fuer das Entfernen von Feststoffen bei der mechanischen Klaerung von Suspensionen

Info

Publication number: DE1277814B
Application number: DEA44930A
Authority: DE
Inventors: Dr Helmut F Trawinski
Original assignee: Amberger Kaolinwerke GmbH
Current assignee: Amberger Kaolinwerke GmbH
Priority date: 1964-01-04
Filing date: 1964-01-04
Publication date: 1968-09-19

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Q.:

BOId

Deutsche KL: 12 d-1/01

Nummer: 1277 814

Aktenzeichen: P 12 77 814.2-41 (A 44930)

Anmeldetag: 4. Januar 1964

Auslegetag: 19. September 1968

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für das Entfernen von Feststoffen, die bei der mechanischen Klärung von Suspensionen durch Sedimentation von der Flüssigkeit getrennt werden, wobei die Klärung innerhalb eines Absetzbehälters erfolgt, der einen Stapel von übereinander angeordneten, rotierbaren Flächen aufweist, die an einem zur Zufuhr der Flüssigkeit in die Räume zwischen den Flächen perforierten, vom Antrieb her drehbaren Verteiler auf Mitnahme befestigt sind, wobei zwischen dem Außenrand der Flächen und der Behälterinnenwand ein zur Abfuhr der Flüssigkeit und der Feststoffe dienender äußerer Ringraum vorgesehen ist.

Für die Klärung von wäßrigen Suspensionen mittels Sedimentation ist es bekannt, in einem Behälter einen Stapel übereinander angeordneter, feststehender Absetzflächen vorzusehen. Zur Entfernung des auf den Flächen abgesetzten Schlammes hat man Reinigungsorgane wie Bürsten, Schrapper usw. zwischen die Flächen eingeführt. Dadurch darf aber der Abstand zwischen den einzelnen Flächen einen bestimmten Betrag nicht unterschreiten, so daß in einem Behälter von einer bestimmten Bauhöhe relativ wenig Absetzflächen übereinander vorgesehen werden können. Hinzu kommt, daß eine solche Reinigung recht umständlich und im Ergebnis unbefriedigend ist. Dies gilt in verstärktem Maß für die ebenfalls übliche Reinigung von Hand.

Man kennt auch Klärzentrifugen, bei denen aber keine Absetzung der Feststoffe aus der Suspension erfolgt, sondern ihre Trennung von der Flüssigkeit durch eine entsprechend große Zentrifugalbeschleunigung vorgenommen wird. Dieses Verfahren erfordert aber nachteiligerweise einen sehr großen Energiebedarf für das Schleudern und außerdem sehr kornplazierte und schwere, d. h. in der Herstellung aufwendige Konstruktionen.

Die Erfindung bezieht sich daher ausdrücklich auf solche Klärer, bei denen das Absetzen der Feststoffe allein durch Sedimentation geschieht. Dazu ist für die Abscheidung von Fest- und Schmutzstoffen aus öl eine Vorrichtung mit rotierbaren Flächen bekannt. Diese Flächen sind an einem vom Antrieb her drehbaren Verteilerrohr auf Mitnahme befestigt, das für die Zufuhr des verschmutzten Öles in die Räume zwischen den Flächen perforiert ist. Dabei befindet sich zwischen dem Außenrand der Flächen und der Behälterinnenwand ein zur Abfuhr des Öles und der Schmutzstoffe dienender Ringraum. Bei dieser Vorrichtung ist es zunächst nachteilig, daß die Flächen nach unten konisch verlaufen. Dadurch ist allenfalls ein Hängenbleiben der Schmutzstoffe, vor allem Vorrichtung für das Entfernen von Feststoffen bei der mechanischen Klärung von Suspensionen

Anmelder:

Amberger Kaolinwerke G. m. b. H.,

8452 Hirschau, Georg-Schiffer-Straße

Als Erfinder benannt:

Dr. Helmut F. Trawinski, 8452 Hirschau

Eisenspäne, des darüberfließenden Motorenöles möglich. Solche Flächen sind aber nicht für das Sammeln von Feststoffen brauchbar, die bei der Klärung von wäßrigen Suspensionen durch Sedimentation ausfallen. Hinzu kommt, daß die Flächen der vorbekannten Vorrichtung Löcher aufweisen, durch die bei der Sedimentationsklärung von Suspensionen nicht nur die ungeklärte Trübe, sondern auch der bereits abgesetzte Schlamm nach unten hindurchtreten würde. Nachteilig ist ferner, daß die untere Lagerung des Verteilers nicht gegen das zu reinigende Medium abgedichtet ist. Dies würde bei der Klärung wäßriger Suspensionen in Kürze zur Rostbildung und damit zur Funktionsunfähigkeit des Klärers führen. Auch kann es bei der bekannten Vorrichtung unter Umständen geschehen, daß die in einer das Lager umgebenden Ringwanne gesammelten Schmutzstoffe über die Innenkante der Ringwanne überfließen und in das Lager eindringen. Außerdem fließen das gereinigte öl und die Feststoffe im äußeren Ringraum in der gleichen Richtung nach unten weg. Damit besteht die Gefahr von Rückvermischungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile mit in der Konstruktion einfachen sowie für die Klärung von wäßrigen Suspensionen brauchbaren Mitteln bzw. Anordnungen zu verhindern. Dazu sind bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die Flächen als Absetztellerflächen ausgebildet, ferner befindet sich innerhalb des Strömungsverteilers eine flüssigkeitsdicht an einer Tragplatte befestigte Lagerhülse und in der Lagerhülse eine Antriebswelle, die über das obere Ende der Lagerhülse hervorragt und drehfest mit dem rohrförmigen Verteiler verbunden ist, schließlich mündet die Suspensionszufuhr in einen inneren Ringraum zwischen Lagerhülse und Verteiler, wobei die Lagerhülse die Antriebswelle und deren Lagerungen

809 617/481

gegen die Suspension abschirmt. Im äußeren Ringraum zwischen Flächenaußenrand und Behälterinnenwand fließt die geklärte Flüssigkeit zum Auslauf nach oben, während im Gegenstrom dazu die Feststoffe nach unten abgeführt werden.

Damit sind die vorstehenden Nachteile vermieden. Die Antriebswelle und ihre Lager werden einwandfrei gegen die schädlichen Einflüsse wäßriger Suspensionen geschützt. Trotzdem kann die Suspension aber unbehindert, gleichmäßig und radial in die Räume zwischen den Tellerflächen strömen. Vorteilhafterweise können mit dieser Anordnung die Lager der Antriebswelle und deren Antrieb beliebig, d. h. an der für die jeweilige Behälterkonstruktion günstigsten Stelle angeordnet werden. Dies ist wesentlich, da solche Absetzklärer relativ groß sind und die Lager erhebliche Gewichte aufnehmen müssen. Die tellerförmigen Flächen ermöglichen im Gegensatz zu den bekannten Konusflächen auch das Absetzen von in Suspensionen schwebenden Feststoffen, die da- ao nach durch Rotation der Flächen einwandfrei abgeschleudert werden können. Die dazu notwendigen Drehzahlen bzw. Zentrifugalbeschleunigungen sind kleiner oder gleich lang und damit um ein Vielfaches geringer als bei den bekannten Klärzentrifugen. Die nachteilige Reinigung durch Bürsten oder Schrapper entfällt. Diese Vorteile werden mit einem verhältnismäßig geringen konstruktiven Mehraufwand erreicht.

Strömungstechnisch ist es günstig, daß dabei im Gegenstromprinzip die geklärte Flüssigkeit über den äußeren Ringraum nach oben, der Schlamm aber nach unten abgeführt wird. Dabei bleibt der Vorteil erhalten, daß sich die Feststoffe aus einer stehenden Flüssigkeit absetzen können, wodurch eine fast lOO°/oige Abscheidung erreicht wird, die z.B. für manche industrielle Anwendungszwecke erforderlich ist. Es ist aber auch eine Absetzung aus einer kontinuierlich strömenden Suspension möglich, sofern der hiermit erreichbare Abscheidungsgrad genügt. Das Abschleudern kann bei mit Suspension gefülltem Behälter erfolgen. Dies ist vor allem bei relativ schweren Feststoffen möglich. Man kann aber auch vor dem Abschleudern die noch im Behälter befindliche Flüssigkeit ablassen, was sich besonders bei der Klärung von Suspensionen mit leicht dispergierbaren Feststoffen empfiehlt. Das Abschleudern erfolgt zweckmäßigerweise in bestimmten Abständen, die dem jeweiligen Feststoffanfall angepaßt sind.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel zu entnehmen. Es zeigt

Abb. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in perspektivischer Ansicht und zum Teil aufgeschnitten,

A b b. 2 die Vorrichtung nach F i g. 1 im senkrechten Schnitt,

A b b. 3 ebenfalls im senkrechten Schnitt weitere Details unter Fortlassung der rotierenden Flächen und deren Antriebs- und Tragmittel.

Der zylindrische Behälter 1 mit Überlaufwehr 2, Überlaufrinne 3 und den Doppelkonus-Unterflächen 4, 7 steht auf Stützen 5. In den durch Stützbleche 6 getragenen Innenkonus 7 ist eine Tragplatte 8 eingebaut, welche die fest an den Lagern angebrachte Lagerhülse 9 trägt. Darin ist die Antriebswelle 10 gelagert, welche die Schlammauffangflächen gemeinsam antreibt und vom Motor 27 her direkt oder auch über einen Riementrieb in Rotation versetzt wird.

Die Welle 10 mit ihren Lagern 11 und 12 wird durch die Hülse 9 einwandfrei gegen die Suspension abgeschirmt. Aus dem oberen, über die Absetzflächen 19 überstehenden Ende der Lagerhülse 9 ragt die Antriebswelle 10 hervor. Sie ist über einen starren Verbindungsteil 13, der in diesem Beispiel zugleich mit dem Zulauftopf 14 und den Einlauföffnungen 32 versehen ist, auf Mitnahme mit einem rohrförmigen Strömungsverteiler 15 verbunden, an dem die Flächen 19 drehfest angebracht sind. Der Strömungsverteiler 15 ist also zusammen mit dem Flächenstapel glockenförmig über die Lagerhülse gestülpt, wobei er vom oberen Teil der Welle 10 her drehbar getragen wird und die Teile 9,10 konzentrisch umgibt. Der Verteiler 15 besitzt am unteren Ende zur Aufnahme des Flächenstapels einen Speichenkreuzring bzw. Trägerstern 16, mit dem Verbindungsstangen 17,18 verschraubbar sind.

Die Zahl der den Stapel bildenden Flächen 19 ist abhängig von der Länge der verwendeten Distanzbuchsen 20. Mit 21 sind Unterlegscheiben bezeichnet. In der Zeichnung sind zwölf Flächen dargestellt, die tellerartig ausgebildet sein können. In der Praxis können aber bis zu 50 oder mehr Flächen vorgesehen sein. Der Stapel wird von den Stangen 18 zusammengehalten, die durch Muttern 22 mit den Flächen verspannt werden können. Eine obere Fläche 24 kann verstärkt ausgeführt und über nicht gezeichnete Mitnehmer drehfest mit dem Verteiler 15 verbunden sein. Eine Umlenkscheibe 23 ist mit dem Behälter 1 verbunden. Durch ein Abdeckblech 35 ist der Innenraum der Lagerhülse 9 und das obere Lager 11 gegen Spritzwasser abgeschirmt, während ein weiteres Abdeckblech 36 den unterhalb des Verteilerrohres 15 befindlichen Schlammsammeiraum gegen den Eintritt von Frischsuspension schützt.

Die zu klärende Trübe bzw. Suspension wird der Vorrichtung über den Zulauftopf 14 kontinuierlich zugeführt und tritt durch die Einlauf öffnungen 32 in den inneren Ringraum 42, der sich zwischen den Teilen 9 und 15 befindet. Aus diesem Ringraum strömt die Flüssigkeit über eine Vielzahl von öffnungen 33 des Verteilers 15 gleichmäßig in radialer Richtung nach außen in die Räume 34, die sich zwischen den Flächen 19 befinden.

Während sich der Feststoff (Schlamm) auf den Böden der Flächen 19 absetzt, vereinigen sich die Klarlaufteilströme in dem äußeren Ringraum 37 zwischen dem Flächenstapel und dem Behälter 1. Zwischen der oberen Fläche 24 und der Umlenkscheibe 23 hindurch fließt der vereinigte Klarlauf schließlich über das Überlaufwehr 2 in die Überlaufrinne 3 und wird von dort kontinuierlich über den Stutzen 28 abgeführt. Das Entfernen der abgesetzten Feststoffe von den Flächen erfolgt durch Rotation des Flächenstapels mit Hilfe der beschriebenen Antriebs- und Kraftübertragungsmittel. Die Feststoffe gelangen nach dem Abschleudern von den Flächen 19 über den Ringraum 37 in den Raum zwischen Außen- und Innenkonus 4 und 7 und werden nach Durchqueren eines Ringraumes 25 einer sich von dort nach unten hin erstreckenden, schraubenförmig um den Antrieb 27 herumgeführten Austragsschurre 26 zugeleitet. Diese Schurre führt die Feststoffe an einem Punkt zusammen, von dem sie über den Stutzen 29 austreten. Durch die beiden konisch verlaufenden Seitenflächen 4,7 und die schraubenförmige Schurre 26 ist es möglich, den Antriebsmotor bzw. entspre-

chende Riemenscheiben direkt an dem nach unten herausragenden Ende der Welle 10 anzubringen. Dies ist für die Stabilität des Klärers günstig. Die im Behälter befindliche Suspension kann durch die Entleerungsstutzen 30 und 31 am zylindrischen und konisehen Teil des Behälters abgelassen werden. Dies ist notwendig bei Reparaturen und in Fällen, bei denen ein leicht dispergierbarer Feststoff nicht innerhalb der Suspension abgeschleudert werden soll.

Die abgeschleuderten Feststoffe sind auf jeden Fall feucht. Ihre Konsistenz ist aber — je nach den vorliegenden Verhältnissen — verschieden. Unter ungünstigen Umständen besteht die Gefahr, daß sie an den Flächen, an der Innenwand des Behälters und an der schraubenförmigen Schurre hängen oder kleben bleiben. Dazu können die folgenden Zusatzeinrichtungen vorgesehen sein:

Der gesamte Flächenstapel kann in Schwingungen geeigneter Frequenz und Amplitude versetzt werden, falls die Feststoffe beim Schleudern nicht rasch genug abgleiten sollten. Der hierzu erforderliche Schwingungserreger ist nicht dargestellt. Er kann sich am Verteiler- oder Trägerrohr 15, an dem Bauteil 13 oder auch an dem hiermit starr verbundenen Zulauftopf 14 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels befinden. Mit dieser Vibrationseinrichtung können die Feststoffe auch vor ihrem Abschleudern verdichtet werden.

Um das Anhaften der abgeschleuderten Feststoffe an der Innenwand des Behälters 1 zu vermeiden, kann im Ringraum 37 eine etwa zylinderförmige Schürze 38 vorgesehen sein. Diese Schürze besteht vorzugsweise aus Kunstfaser und ist an der Umlenkscheibe 23 angehängt. Zur Reinigung wird sie entweder mit der Umlenkscheibe 23 nach oben herausgenommen, oder man versieht auch die Umlenkscheibe 23 mit einer ebenfalls nicht dargestellten Rüttelvorrichtung, so daß die hiervon in Vibration versetzte Schürze 38 innerhalb des Behälters gereinigt werden kann. Je nach Art des Feststoffes erfolgt das Abschütteln unterhalb des Flüssigkeitsspiegels oder aber bei entleertem Behälter.

Das Stagnieren der Feststoffe in der Schurre 26 kann mittels einer weiteren Vibrationsvorrichtung 39 behoben werden. Hierzu kann die doppelwandige Schurre 26 mit dem Außenkonus 4 und dem Innenkonus 7 durch elastische Zwischenglieder 40 und 41 wasserdicht verbunden sein, die bevorzugt aus Gummi oder Kunststoff bestehen (siehe Fig. 3) und die vorgenannte Schwingbewegung der Schurre ermöglichen. Die Schwingungsamplitude soll vorzugsweise hier und auch bei der obengenannten Flächenvibration tangential zum Kreisquerschnitt des Apparates orientiert sein.

55

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung für das Entfernen von Feststoffen bei der mechanischen Klärung von Suspensionen durch Sedimentation innerhalb eines Absetzbehälters, der einen Stapel von übereinander angeordneten, rotierbaren Flächen aufweist, die an einem zur Zufuhr der Flüssigkeit in die Räume zwischen den Flächen perforierten, vom Antrieb her drehbaren rohrförmigen Verteiler auf Mitnahme befestigt sind, wobei zwischen dem Außenrand der Flächen und der Behälterinnenwand ein zur Abfuhr der Flüssigkeit und der Feststoffe dienender äußerer Ringraum vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen als Absetztellerflächen (19) ausgebildet sind, daß sich innerhalb des Strömungsverteilers (15) eine flüssigkeitsdicht an einer Tragplatte (8) befestigte Lagerhülse (9) und in der Lagerhülse eine Antriebswelle (10) befindet, die über das obere Ende der Lagerhülse hervorragt und drehfest mit dem Verteiler (15) verbunden ist, daß die Suspensionszufuhr in einen inneren Ringraum (42) zwischen Lagerhülse und Verteiler mündet, wobei innerhalb der Lagerhülse Lagerungen (11,12 a, 12 b) für die Antriebswelle angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsteil (13,14) zwischen dem oberen Ende der Antriebswelle (10) und dem Flächenstapel (19) bzw. dem Verteiler (15) zugleich als Einlauf (32) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Austrag des Klarlaufes oberhalb des Flächenstapels (19) eine Umlenkscheibe (23) und darüber ein an sich bekannter Stauraum mit Überlaufwehr (2) und eine sich daran anschließende mit einem Auslaufstutzen (28) versehene Überlaufrinne (3) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Abdeckbleche (35 bzw. 36).

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, mit einem Ringraum an der Unterseite des Behälters zum Sammeln der Feststoffe, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum konisch nach unten zusammenlaufende Seitenflächen (4, 7) besitzt und daß sich daran nach unten gerichtet eine etwa schraubenförmig um den Antrieb (27) herumgeführte Austragsschurre (26) für die Zuführung der Feststoffe zu einem Schlammaustragsstutzen (29) anschließt.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine vorzugsweise aus Kunstfasergewebe bestehende zylinderförmige Schürze (38).

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächen (19) und/oder die Schürze (38) durch eine Vibrationseinrichtung in Schwingungen versetzbar ist bzw. sind.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Austragsschurre (26) durch eine Vibrationseinrichtung (39) in Schwingungen versetzbar ist, wobei sich zwischen der Schurre und den nach unten zusammenlaufenden Seitenflächen (4,7) des Ringraumes elastische Zwischenglieder (40, 41) befinden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 335 061, 376 630,
877136;
USA.-Patentschrift Nr. 3 052 359.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen