DE1519895A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Inberuehrungbringen zweier gewoehnlich nicht mischbarer Fluessigkeiten - Google Patents

Description

St.-Gobain Techniques Nouvelles,Courbevoie, Frankreich Societe des Ateliers Robatel et Mulatier, Lyon» Frankreich

"Verfahren und Vorrichtung zum Inberührungbringen zweier gewöhnlich nicht mischbarer Flüssigkeiten"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Inberührungbringen zweier normalerweise nicht mischbarer Flüssigkeiten innerhalb aufeinanderfolgender Mischstufen, denen Dekantierstufen nachgeschaltet sind, wobei die beiden Flüssigkeiten durch die Vorrichtung praktisch im Gegenstrom zueinander geführt werden.

Die Verfahren der FIUs^ Igkeit-Fliissix'ke L text rakt ion finden immer weitere' Anwendungsgoblebe, 3.B-. in der. Erdölindustrie · r,d«r in der chemischen öder Korniridustrlü« Die verschiedensten ■Vorrichtungen werden-fet bereits? in großem Umfang zu Ihrer Durchführung -eingesetzt. Die tforbyGäerun^ day Kjcbraktlons« grades ist auf die varschieciünsben ^efc-Jn barelba -varsucht

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worden, insbesondere durch Erhöhung der Kontaktdauer (einfache oder ausgekleidete Kolonnen) oder durch verbessertes inniges Durchmischen der Mischung (pulsierende Kolonnen), oder auch durch Vervielfachung der Anzahl der Austauscherstufen (Misch-Dekantierstufen). Die industriell bisher verwendeten Vorrichtungen arbeiten mit der Schwerkraft zur Trennung flüssiger gemischter Phasen, was bei erheblichen Mengen, zu'platzraubenden Vorrichtungen führt, da die zur Dekantierung notwendigen Volumina mit den Mengen schnell zunehmen.

Erfindungsgemäß soll nun insbesondere in einer Reihe aufeinanderfolgender Stufen eine innige Mischung, dann eine schnellere Trennung der beiden Flüssigkeit verglichen mit clen

man

bekannten Vorrichtungen, vorgenommen werden, wodurch/ein vergleichbares Ergebnis für eine ganz erheblich verkürzte Kontaktdauer der beiden Flüssigkeiten erhält, die lediglich durch die Kinetik der zwischen den Flüssigkeiten herzustellenden chemischen Austauschvorgänge begrenzt ist.

Auch sollen erfindungsgemäß besonders große Flussigkeitsmen- gen mit einer Vorrichtung mit geringen Abmessungen behandelt werden können, wodurch insbesondere aufgrund dieser Abmessungen die Behandlung von Lösungen möglich wird, die Partikel aus" spaltbarem Material enthalten, wobei, die Gefahren des KritLschuardens der Lösungen während ihres Durchgangs durch die Vorrichtung ebenfalls vermieti-an t-jLrd.

BAD ORIGINAL

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Die Erfindung erreicht dies durch eine Trommel, die einen Stapel nebeneinander gesetzter zylindrischer Teile enthält, die fest mit der Innenwand der Trommel verbunden sind" und eine Aufeinanderfolge benachbarter ringförmiger Rinnen bilden, die für die Mischung und zur Dekantierung der beiden Flüssigkeiten bestimmt sind, wobei die Mischrinnen abwechselnd zwischen den Dekantierungsrinnen angeordnet sind; und durch einen Schaft, um den sich die Trommel dreht und außen eine Reihe zylindrischer Scheiben aufweist, welche mit ihren Enden in die ringförmigen Rinnen greifen, die für die Flüssigkeitsmischungen bestimmt sind. Misch- und Dekantierrinnen stehen untereinander über Öffnungen und Verbindungskanäle in Verbindung« durch die nacheinander und kontinuierlich der Umlauf der Flüssigkeiten im Gegenstrom von den Mischrinnen zu den Dekantierungsrinnen und umgekehrt von den Dekantierungsrinnen

zu
zu den Mischrinnen sicherstellen, ist«

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Zufuhr der Flüssigkeiten in die Vorrichtung über stationäre Kanäle, die die Flüssigkeiten in die ringförmigen Rinnen schleudern, welche an den Enden der Trommel angeordnet sind. Auch erfolgt die Wiederaufnahme der Flüssigkeiten nach aufeinanderfolgender Berührung in den Misch- und Dekantierrinnen durch Abzugsrohre, die die r-ingförmigen Rinnen durchdringen und an den Enden der Trommel in der Nachbarschaft der Flüssigkeitszuführungsrinnen vorgesehen sind. ·

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Bevorzugt sind die Verbindungskanäle zwischen der Innen- ' wand der Trommel und den zylindrischen Teilen angeordnet," welche den Boden der Ringrinnen begrenzen und in Zickzack-Anordnung derart verteilt sind, daß der Umlauf der beiden Flüssigkeiten im Gegenstrom nacheinander in der Rinnenanordnung der Vorrichtung sichergestellt wird.

Nach einer anderen Besonderheit der Erfindung kann die Relativgeschwindigkeit der sich drehenden Trommel, die die Misch- und Dekantierrinnen trägt, bezüglich des Schaftes, auf dem die Mischscheiben angeordnet sind, auf die günstigsten Misch- und Zirkulationsbedingungen für die Flüssigkeiten eingestellt werden, damit eine Drehung des Schaftes bei zweckmäßiger Geschwindigkeit gewährleistet ist.

Mit den verschiedenen Anordnungen macht es die erfindungsgemäße Vorrichtung möglich, in einem geringen Volumen' eine erhöhte Anzahl von zugeordneten Misch-Dekantierrinnen oder Stufen unterzubringen, wodurch eine kräftige Durchrührung und dann eine kontinuierliche Trennung der beiden Flüssigkeiten in Anwesenheit eines kräftigen BeschTeunigungsfeldeJS aufgfund der Zentrifugalkraft hervorgerufen wird, die in diesen verschiedenen Stufen durch die Drehung der Trommel erzeugt wurde. Unter der Wirkung des Beschleunigungsfeldes kann die Emulsion einer Flüssigkeit in der anderen in extremer Weise unterteilt werden; lediglich eine ganz kura^gKontaktzeit ist erforderlich, um die gewünschten Ergebnisse zu,erhalten.

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Av* dem filetchen Grunde sind die für eine Dekantierung nach Mischung erforderlichen Volumina sehr geringj die durch die Vorrichtung behandelte Gesamtmenge kann also erheblich in allen Fällen mit der Betriebezeit und der erheblich verkürzten Zeit zur Einstellung de« Gleichgewichtes» erhöht werden. -

Falls die behandelten Lösungen Materialpartikel enthalten, die der Spaltung fähig sind, erlauben die Abmessungen der Vorrichtung die sogenannten Gefahren des Kritischwerdens zu umgehen, da das minimale, zum Betrieb der Vorrichtung erforderliche oder "hold-up"-Volumen immer auf einen Wert unterhalb der kritischen Bedingungen begrenzt werden kann..In diesem besonderen Fall kann die Vorrichtung leicht aufgrund ihrer geringen Abmessungen mit einem wirksamen Schutz gegenüber radioaktiven Strahlungen für das Bedienungspersonal oder die zugehörigen Einrichtungen umgeben

Andere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in-der'auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eirien Vertikalschnitt durch j eine erste Ausführungsform

der! Erfindung. j

Fig. 2 zeigt die .wesentlichen Teile der Flg. 1. bei denen

lediglich gewifp«Abänderungenbei der Detailausführung . vorgenommen wurden.

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Fig. 3 ist ein· schema ti« ch· Prlnzlpdarsteilung. dl· zeigt, wie der Umlauf der Flüssigkeiten la Inneren der Vorrichtung nach Fig. 1 erfolgt.

Fig. k ist eine Abwicklung einea Teiles der sich drehenden TrOBBeI der Vorrichtung nach Flg. 1.

Fig. 5 ist eine Draufsicht auf eine der in der Vorrichtung nach Fig. 1 angeordneten RUckführscheiben.

Fig. 6 ist eine Detailansicht in Perspektive durch eine Rtihr-' . scheibe durch eine andere als in Fig. 5 gezeigte Ausführung sform.

Fig· 7 ist eine schematische Ansicht im Teilschnitt In größerer Darstellung durch eine besonders vorteilhafte Anordnung bei der Ausführung der Dekantierungsrinnen der Vorrichtung nach Flg. 1.

Fig· 8 und 9 sind Schnittansichten durch zwei Ausführungsvarianten der Misch- und Dekantierungsrinnen der Vorrichtung nach Flg. 1 und die Fig. 8 und 9 sind Schnitte k durch zwei Ausführungsvarianten der Misch- und Dekantierungi rinnen der Vorrichtung nach Flg. 1.

Flg.10 1st ein Schnitt durch eine Ausführungsvariante der Misch-Dekantierrinnen, besonders für den Fall, wo die Achse der Vorrichtung vertikal verläuft.

Fig.11« 13 und 15 einerseits und 12, Ik und 16 andererseits zeigen drei andere Ausführungsformen der Mischrinnen« die im Schnitt längs einer durch die Achse der Vorrichtung verlaufenden Ebene, andererseits lungs einer senkrechten Ebene dargestellt sind.

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Fig. 17 zeigt im Vertikalschnitt eine Zentrifugalextraktionsvorrichtung nach der Erfindung.

Fig. l8, 19 und 20 zeigen schematisch im Vertikalschnitt andere Ausführungsformen nach der Erfindung.

Wie in Fig. 1. die eine erste Ausführungsform einer Extraktionsvorrichtung mit horizontalliegender Achse darstellt, besteht die Vorrichtung im wesentlichen aus einer Trommel 1 mit horizon talliegender Achse, die durch eine Wand oder einen aylindrischen Ring aufgebaut ist, der an beiden Enden durch Flansche 3 und k abgeschlossen wird, die gegen die Wand 2 mittels Befestigungsschrauben, z.B. 5» gehalten werden. Die beiden Flansche ruhen jeweils auf Lagern 6 und. 7t bei denen es 'eich um solche der bekanrfeen Art handeln kann, welche den Betriebsbedingungen der Vorrichtung, die weiter unten definiert werden, angepaßt sind. An den Flanschen 3 und h werden nach Montage der Lager 6 und 7 Halteringe 8 und 9» um eine axiale Verschiebung der Trommel 1 zu vermeiden, befestigt. Die Lager 6 und 7 ruhen direkt auf einem Traggerüst und zwar über Konsolen 11 und 12, die am Gerüst über Befestigungsschrauben, z.B. 13« befestigt sind. Die Rolle wird durch beliebige mechanische Einrichtungen angetrieben, z.B. mittels eines Elektromotors Ik₉ dessen Abtriebswelle 15 auf ein Antriebsritzel 16 aufgekeilt ist, welches in einen Zahnkranz 17 greift, der am Umfang des Flansches 3 vorgesehen ist. Selbstverständlich wäre es auch möglich, jeden anderen Antrieb auszunutzen, insbesondere eine Riemen- und Riemenscheibenanordnung, ein Reit-

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rad oder eine Getriebewelle.

Im Inneren der Trommel 1 und fest mit der Innenwand des Ringes 2 ist ein Stapel aus zylindrischen Teilen, die durch das Bezugszeichen 18 allgemein bezeichnet sind, angeordnet, die gegeneinander im Inneren der Trommel gedrückt werden.Diese Teile sind derart bearbeitet, daß sich eine Aufeinanderfolge benachbarter ringförmiger Rinnen ergibt, die, wie weiter " unten gezeigt werden wird, zur Mischung und zur Dekantierung der Flüssigkeiten im Inneren der Vorrichtungen bestimmt sind.

Längs der Achse wird die Trommel 1 von einem festen Schaft 19 durchsetzt, der an beiden Enden durch Bunde 20 und 21 gehalten wird, die auf dem Gerüst über fest durch Schrauben, z.B. 23, befestigte Träger 22 ruhen. Im Inneren des Schaftes 10 sind zwei Kanäle 2k und 2? vorgesehen, die jeweils zur Zuführung einer eier beiden Flüssigkeiten, die in der Vorrichtung miteinander in Berührung gebracht werden sollen, bestimmt sind. Der Kanal 2k endet zu diesem Zweck in einer die Wand des Schaftes 16 über eine hierin vorgesehene Bohrung 2k durchsetzenden Einspritzdüse 26, während der Kanal

ist.

27 seinerseits mit einer Düse 28 ausgestattet srfcnd. Die beiden Düsen 26 und 28 sind auf das Innere der beiden Rinnen 29 und 30 gerichtet, die zwischen den zylindrischen Teilen 18 ausgespart sind und im wesentlichen den Enden der Trommel 1 entsprechen.

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Im Inneren des Schaftes 19 sind ebenfalls zwei Kanäle 31 und 32 angeordnet, die in Auffangrohren 33 und 3¹+ für die Flüssigkeit enden, die jeweils aufgrund der Drehsymmetrie der Vorrichtung in die an die Rinnen 29 und 30 angrenzenden Rinnen 35 und 36 dringen.

Erfindungsgemäß begrenzen die zylindrischen Teile l8 im Inneren der Trommel!^ benachbarte ringförmige Rinnen, die jeweils für die Mischung zweier Flüssigkeiten, anschließend zu ihrer Dekantierung bestimmt sind. In der folgenden Beschreibung sollen durch das Bezugszeichen 37 die Mischrinnen und mit 38 die Dekantierungsrinnen bezeichnet werden.

Wie in Fig. 1 zu sehen, sind die, die Seiten der Mischrinnen 37 begrenzenden ringförmigen Teile l8 jeweils mit einer einen Überlauf bildenden öffnung 39 und einer öffnung ko aus-

1 gestattet, die bezüglich der Trommelachse e4n auf einem etwas größeren Radius als dem der entsprechenden öffnung angeordnet 1st. übrigens ist jede Dekantierungsrinne 38 in dem den Boden der Rinne begrenzenden zylindrischen Teil 18 mit einer öffnung kl ausgestattet, die in Längskanäle z.B. 1*2, mündet, die zwischen dem Mantel 2 der Trommel und den hierin aufgestapelten Teilen 18 gebildet werden. Wie aus Fig. 1 und genauer aus Flg. 3 ersichtlich, verbindet jeder Kanal h2 eine Dekantierung sr iilne 38 mit einer Misohrinne 37 über die öffnung hl entaprechtnd der Rinne 38 und einer Im Boden der Rinne 37 belaeeenen öffnung h3· Wie In Fig. 3

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und insbesondere in der in Fig. k gezeigten Abwicklung zu sehen, sind die Kanäle k2 zickzack-förmig degen den Mantel 2 der Tjnamel 1 angeordnet, um die Verbindung zwischen sämtlichen Rinnen 37 und 38 der Vorrichtung immer enger durch jede selbst herzustellen.

Schließlich ist der Schaft 19 auf der Außenwand von einer koaxialen Muffe hk umschlossen, auf der in regelmäßigen Intervallen zylindrische Scheiben 45 aufgekeilt sind, von denen Einzelheiten in Fig. 5 dargestellt sind· Die Scheiben sind hierbei am Umfang mit Auszackungen 46 versehen, die z.B. über öffnungen in starrer Form, die in Dickenrichtung der Scheiben ausgespart sind, vorliegen.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung (Fig. 6) sind regelmäßig im Abstand angeordnete Schräprinnen in den Umfang der Scheiben 45 derart eingearbeitet, daß geneigte Zähne 72 sichtbar werden. Bei anderen Ausführungsformen sind die Mischscheiben mit richtigen Seitenflügeln ausgestattet, die z.B. mit dem Bezugszeiohen 144 in den Fig. 13 und 15 zu sehen sind.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1st die folgendet

Die beiden In Berührung zu bringen FlÜaiifkeiten werden in die Rinnen 29 und 30 der Vorrichtung über die Düsen 26 und der Zuführungikanäle 24 und 25 eingeführt, wobei die Arbelts-

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weise bei Drehung der Trommel 1 sich wie folgt einstellt: im Inneren einer beliebigen Mischrinne 37 werden die beiden Flüssigkeiten energisch durch die in die Rinne eindringende Scheibe k$ durchrührt. Die hervorgerufene Emulsion wird dem durch die Zentrifugalkraft aufgrund der Drehung des Rotors 1 erzeugten Feldes ausgesetzt. Die so erhaltene Emulsion tritt durch die Öffnungen l¹+» z.B. von links nach rechts auf der Zeichnung (siehe Fig. 1 und 3), und tritt in die Dekantierungsrinne 38, die der Mischrinne 37 benachbart ist. In diese Dekantierung sr inne wird die leichte Phase über die Überlauföffnung 39 entleert und fällt in die folgende Mischrinne. Die schwere Phase dagegen läuft über die im Boden der Rinne 38 vorgesehene Öffnung ¹I-I und über den entsprechenden Kanal k2 und die Öffnung ¹13 zurück in den Boden der Mischungsrinne, die auf der anderen Seite der Rinne 38 vorgesehen ist.

So werden insbesondere aufgrund der Zickzack-Anordnung der Kanäle h2 die beiden Flüssigkeiten nacheinander kontinuierlich Misch- und Dekantierstufen ausgesetzt, wobei jede dieser Stufen nur eine sehr kurze Kontaktzeit zwischen den beidenFlüssigkeiten erfordert, da die Zentrifugierung plötzlich eine innigere Mischung und eine schnellere Trennung bewirkt, als wenn zwei Flüssigkeiten allein demEinfluß der Schwerkraft bei ein und dem gleichen Endergebnis ausgesetzt wären.

Wie in Fig. 7 gezeigt, kann man bei verschiedenen Anwendungsgebieten die Trennung zwischen den Phasen in den De-

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kantierungsrinnen 38 erleichtern indem die Öffnungen *+l mit kreisförmigen Ablenkblechen mit Überlauf oder einer sonstigen Einrichtung, die zum gleichen Ergebnis führt, versehen ist". Im betrachteten Fall weist dieses Ablenkblech ein zylindrisches Teil !+7 auf, das in den Boden der Rinne ^fI eingeschraubt werden kann. Das Teil *+7 ist mit einer Öffnung hQ ausgestattet, an die sich ein Schacht *+9 anschließt, der zwischen Innenwand des Elementes k? und einer geeigneten Schulter 50t die von letzterer getragen wird, ausgespart ist. Das Ende der Schulter $0 bildet einen Überlauf und ermöglicht eine bessere Stabilität bei der Trennung der beiden flüssigen Phasen in der Dekantierungsrinne 38, in dem die hydrostatischen Säulen in der Rinne 38 und im ■'■nnenteil des zylindrischen Teiles *+7 ausgeglichen werddn.

Unter Aufrechterhaltung des gleichen Arbeitsprinzipes und der selben allgemeinen Anordnungen ist es möglich, die Vor-) richtungen sämtlichen besonderen Arbeitsbedingungen anzupassen, sei es, daß es die Natur der Flüssigkelten, der Flüssigkeitsmengen, etc., betrifft, und zwar unter Änderung von Konstruktionsdetails. Eine erste Variante der Ausführungsform der Misch- und Dekantierrinnen sind in Fig. 8 dargestellt 4«4. Wie zu sehen, ist der feste Schaft. 19 in der Achse einer Drehtrommel 1 angeordnet, die durch irgendeine nicht dargestellte zweckmäßige Einrichtung angetrieben wird. Im Inneren der Trommel sind die verschiedenen Misch- und Dekantierrinnen 37 und 38 beim betrachteten Ausführungabeiepiel durch

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Platten 61 getrennt, die in der Trommel senkrecht zur Innenoberfläche bearbeitet und eingesetzt sind. Zwischen zwei benachbarten Rinnen sind die Platten 6l zweckmäßig umgebogen und eingepreßt und begrenzen zwischen den Flächen 62 und 63 eine Ringkammer 6¹+, die, wie weiter noch gezeigt werden wird, einen Sammler für die miteinander in Berührung zu bringenden

bildet

Phaser^ wobei diese Kammer zwischen einer Misch- und Dekantierrinne angeordnet ist, die auf der Zeichnung links zu sehen ist. Jeder der Sammler 6^· ist durch einen kreisförmigen Überlauf 65 begrenzt, der die Verbindung mit der benachbarten Mischrinne 37 sicherstellt. Hierbei ist eine Überlauföffnung 66 in der Fläche 62 der Platte 6l vorgesehen und verbindet Sammler und benachbarte Dekantierrinne miteinander. Jede Mischrinne besizt eine Scheibe ^5· die fest mit der Welle 19 verbunden ist und ihrerseits gegen die Dekantierrinne 38 abgegrenzt ist, rechts von der eine eingepreßte Gegenplatte 67 angeordnet ist. Diese ist an der Platte 6l über Schrauben 68 befestigt. Diese Gegenplatte 67 weist Löcher 69 auf, die einen Durchlaß zwischen entsprechender Misch- und Dekantierrinne schaffen und ihrerseits mit einer Hilfstrennwand 70 ausgestattet sind« die durch die Gegenplatte 67 mittels einer Trennwand 71 getragen ist. Der Boden der Rinne 38 wird von Kanälen k2 durchsetzt, die für den Umlauf der schweren Phase bestimmt sind. Diese Kanäle erlauben eine Rückführung dieser Phase in die Vorrichtung aus den Dekantierrungerinnen zu den Mischrinnen entsprechend dem oben gerade beschriebenen Schema der Betriebsweise (Fig. 3). Diese Kanäle ^2 sind

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vorteilhaft zwickzack-förmig angeordnet, um die Verbindung zwischen sämtlichen Mischrinnen und sämtlichen Dekantierungsrinnen der Vorrichtung möglichst nahe und über jede von ihnen einzeln sicherzustellen. Hierzu ist der Boden jedes zwischen den beiden Flächen der Platte 61 ausgesparten Sammlers mit einem Wellprofil ausgestattet, das genau die Verteilung der Kanäte k2 von einer Stufe zur anderen ermöglicht. Eine andere Lösung könnte darin gesehen werden, die Kanäle k2 in ihrer Mittelebene knieförmig zu biegen, wobei dann die Böden der Sammler kreisförmig ausgebildet sein können_t Was die Bearbeitung erleichtert.

Dank der besonderen vorstehenden Anordnungen dringt die schwere Phase, die von einer beliebigen Stufe durch einen der Kanäle k2 zugeführt wurde,in den Boden des Sammlers 6k ein, während die leichte Phase hler hinein durch die Öffnung 66 überläuft,

der
indem sie aus der Strömung/aufwärts angeordneten Dekantierungerinne 38 abströmt. Die beiden Phasen werden dann durch den Überlauf 65 in die Mischrinne 37 zurückgeführt, wo die Scheibe k$ die Durchführung und das Umpumpen sicherstellt.

Sine Anwendung diese« Prinzips auf die Speisung der Mischrinnen 1st in Fig. 2 dargestellt, bei der die wesentlichen Teile einer Zentrifugalextraktlonsvorrichtung mit horizontal liegender Achse und drei Stufen dargestellt sind.

Fig. 9 zeigt eine andere Ausführungsform der im Fall nach

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Fig. 8 vorgesehenen Anordnungen, nach der die Verbindungskanäle k2 durch einen Ringraum 73 ersetzt sind, der die Ausführung mit geformten und bearbeiteten Teilen ermöglicht. Die Strömung der schweren Phase durch den Hohlraum 73 erfolgt über Löcher z.B. 7^ und 75% die zickzack-artig in den Trennplatten 76 eingebohrt sind, welche zwischen^eder Dekantierungsrinne 38 und dem Sammler 77 (der dem Sammler 6^· in Fig. 8) entspricht^ vorgesehen sind» und bei dem die beiden Phasen miteinander vereinigt werden» bevor der Überlauf in die benachbarte Mischrinne 37 erfolgt. Letztere ist durch ein eingepreßtes Teil 78 abgeschlossen und bildet eine Trennwand» und ist zwischen den Plätten 76 zweier aufeinanderfolgender Stufen eingekeilt.

Fig. 10 zeigt eine andere, insbesondere für den Fall geeignete Variante, wo die Achse dbr Vorrichtung horizontal verläuft. Die stationäre Scheibe k$ weist e±en kegeistumpfförmigen Teil 79 auf, der in der Fig. nach oben gerichtet ist. Die Trennwand 80 (die den Trennwänden 7I oder 78 in den Fig. 8 und 9 ( entspricht) weist ebenfalls einen kegelstumpfförmigen parallelen Teil auf, der ihre Zentrierung und Befestigung auf der Platte 8l erlaubt, wodurch zwischen den Misch- und Dekantierrinnen die Sammler 82 begrenzt sind, die zur Aufnahme der beiden Phasen vor dem Übergang in die Mischrinnen vorgesehen sind. Diese Lösung vereinfacht den Aufbau der verschiedenen Teile der Vorrichtung und bewirkt im übrigen einen Schutz gegen evtl. Rinnen von einer Stufe zur anderen durch die stationären Teile der Vorrichtung.

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Andere Ausfiihrungsvarianten sind in den Fig. 11 - 16 dargestellt.

Die Fig. 11 und 12 zeigen einmal im Axialschnitt (Fig. 11) ein anderesmal im Querschnitt (Fig. 12) eine Mischrinne 132 sowie die ihr zugeordnete Mischscheibe 130. Die Scheibe I30 ist fest mit dem Schaft 13¹+ verbunden» die Rinne 132 dreht sich mit der Trommel. Der Boden der Rinne besteht aus einem zylindrischen Teil I38. Die Scheibe ist am Umfang mit geneigten Zähnen 139 ausgestattet. Diese den Öffnungen I¹K), die die Mischrinne mit der Dekantierungskammer 1^2 verbinden, zugeordneten Zähne bilden ein Zentrifugalrad.

Die Sfcrömui der beiden Flüssigkeiten über dieses Rad bewirkt gleichzeitig das Durchrühren des Gemisches und schafft den Druck, der die Flüssigkeit über die gesamte Trennvorrichtung und zunächst zur kontinuierlichen Dekantierungskammer l*+2 strömen läßt.

Nach einer in den Fig. 13 und Ik dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Mischscheibe I30 am Umfang mit Flügeln ikh ausgestattet, die seitlich bezüglich der Ebene der Scheibe 130 angeordnet sind. Die Flügel werden in eine relative Drehbewegung bezüglich der stationären RadialflUgel versetzt, die an der Wand 1^8 befestigt sind und außerdem bezüglich der Radialöffnungen ]30, die im zylindrischen Teil ausgespart sind und den Boden der Rinne bilden. Bei dieser Ausführungsform

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wird der Mischeffekt verbessert. Die Gewinde für die Flüssigkeit, die von den Innenflügeln zu den Außenflügeln verlaufen, sind durch die Flügel ikh der Scheibe I30 geschnitten, der Mischeffekt wird merklich erhöht.

Bei der abgeänderten Ausführungsform nach den Fig. 15 und fließt ein Teil des durch die seitlichen Flügel ihk erzeugten Zentrifugalstroms durch die Öffnungen ΐ·+6, die parallel zur Achse der Vorrichtung zur Mischkammer hin gerichtet sind. λ

Ein anderer Teil des Stromes tritt, wie im vorhergehenden Fall, durch die Radialöffnungen 115· Zwischenber deiche zwischen den in den Fig. 11 und 12 einerseits und I3 und lh andererseits dargestellten Bereiche kann man erhalten, indem man die Durchgangsflächen der radialen und axialen Öffnungen anpaßt.

Eine mit Rührwerken in Form stationärer Scheiben nach einer der vorhergehenden Anordnungen hergestellte Maschine arbeitet hinsichtlich des Ansaugens und Rührens der Flüssigkeiten genau. Das plötzliche Abbremsen des Beibens auf den stationüen ' Scheiben sich drehenden Flüssigkelteringes kann jedoch In gewissen Fällen zu Schwierigkeiten führen, z.B. zum Spritzen oder A_nsteigen der Flüssigkeit. Diese Nachteile kann man insgesamt beheben, wenn man den Mittelschaft um die gleiche Achae wie die Trommel und im gleichen Sinn, jedoch mit zweckmäßig gewählter anderer Geschwindigkeit «.Ich drehen läßt. Auf diese

man
Weise erhält/ein Ansaugen und ein Durchrühren der Flüssigkelten,

wie bei den vorher beschriebenen Einrichtungen, jedoch ohne

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Spritzen und Hochkommen der Flüssigkeit aufgrund der im Mitteilteil selbst erzielten Zentrifugalkraftwirkung.

Die praktische Ausführung einer gewissen Anzahl vorher beschriebener. Konstruktionsprinzipien ist in Fig. Y] dargestellt, wo eine kontinuierliche Zentrifugalextraktionseinrichtung mit vertikalstehender Achse und drei Extraktionsstufen A, B und C dargestellt ist. Das Schaltbild des Umlaufes der Flüs- \ sigkeit in der^orrichtung ist gleich dem in Fig. 3 dargestellten.

Eine schwere Flüssigkeit wird im oberen Teil der Vorrichtung über ein Rojir 80 eingeführt, da« dem Rohr 25 nach Fig. 1 entspricht.

Eine leichte Flüssigkeit wird bei 82 eingeführt, von wo sie über eine Anordnung von parallel zur Achse angeordneten Rohren bis zur Miechrinne 83 der ersten Extraktionestufe A geführt , wird (im folgenden soll diese erste Mischrinne mit 83 bezeichnet werden; darüber hinaus werden mit den Buchetaben a, b und c die Bezugazeichen entsprechender Elemente in den Extraktionsstufen A, B und C bezeichnetJ. Schwere Flüssigkeit wird in der gleichen Mischrinne 83a über ein Radialrohr 86 zugefliHrt. Diese schwere Flüssigkeit, wie weiter unten auseinandergesetzt werden wird, stammt au« der Dekantierungs-

Die

abteilung B und strömt über die Ringkammer 90. $%£$$ Drehung der Wände der Rinne 83a, die sich mit der Trommel 91, an der sie fest angeordnet ist, dreht, nimmt die beiden Flüssigkeiten

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mit, die aufgrund der Wirkung der Scheibe 86, die fest mit dem festen Schaft der Vorrichtung verbunden ist, heftig hewegt bzw. durchrührt und gemischt werden. Um die Wirksamkeit des Gemisches zu verbessern, kann die Scheibe 88 am Umfang mit Flügeln oder Nuten versehen sein, die gegebenenfalls zur Achse geneigt sind und die in Fig. Y] nicht dargestellt wurden.

Das Gemisch wird in eine ruhigere Zone gedrückt, die durch die Ringkammer 8*+ gebildet wird, von wo sie in die Dekantierungsabteilung A über zwei Reihen von Öffnungen 96 und 98 fließt, die auf Kreisen mit unterschiedlichem Radius, d.h.

auf unterschiedlicher dynamischer Druckhöhe angeordnet sind.

Tritt das aus diesen Medien bestehende Gemisch in die Dekan ti erung s kammer A ein und wird sie hei der Drehbewegung dieser Kammer mitgenommen und ruft das schwere Feld, dem sie ausgesetzt ist, eine rasche Dekantierung der schweren und leichten Medien in zwei konentr.1 sehen Schichten hervor, so bildet sich eine Schicht des leichten Mediums, eine des schweren Mediums aus. Die freie Oberfläche des leichten Mediums ^ stellt sich entsprechend einem Zylinder ein, dessen Erzeu-

ist

gende bei 100 dargestellt. Das Medium verteilt sich längs eines Außenzylinders j die Trennfläche zwischen den beiden Medien stellt sich bei 102 ein. Das dekantierte schwere Medium fließt über eine Reihe von öffnungen 93a, ab, von wo es in ein flaches Becken 9M- geführt wird, das den Innenboden der Vorrichtung bildet und wird schließlich nach außen über die Rphre 95 abgezogen.

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In Diametralebene angeordnete Flügel können an den Wänden 89 und 92 der Dekantierungsabteilungen angeordnet sein. Sie erleichtern die Mitnahme des Flüssigkeitsgemisches bei der allgemeinen Drehbewegung der Vorrichtung und verhindern die Bildung von örtlichen Wirbeln und begünstigen so die Dekantierung der beiden Flüssigkeiten.

Die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Maßnahme ist in der zweiten Stufe B der Vorrichtung die gleiche. Erreicht das freie Niveau 100 der leichten Flüssigkeit die Öffnungen 108a der Dekantierungskammer A der ersten Extraktionsstufe, so läuft diese leichte Flüssigkeit in die Mischrinne 83b der folgenden Stufe B über. Unter partieller Vermischung mit der schweren« aus der Dekantierungskammer C stammenden Flüssigkeit erfolgt eine Überlagaung hiermit 5 über eines der Radialrohre 86b wird es dann aus der Ringkammer 90b weitergeleitet. Die beiden sich bei 83b unfier der Wirkung der Scheibe 88b vermischenden Flüssigkeiten werden in die Zwischenkammer 8Ub gedrückt, von wo aus sie in die Dekantierungskammer B strömen,

Der gleiche Vorgang wiederholt sich von Stufe zu Stufe in analoger Weise bis zur Dekantierungskammer C, von wo aus die leichte Flüssigkeit Über eine Ringöffnung 100c abgezogen ist, der sie über eine konieche Wand 112 zugeführt wird. Von hler aus wird die leichte Flüssigkeit über eine Prallblechanordnung II¹+ zu einer stationären seitlich angeordneten Leitung II6 geführt.

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Das Austragen kann auch über ein Vertikalrohr 118, dem das Medium über Öffnungen 120 und eine Ringkammer 122 zugeführt wird, erfolgen. Im letzteren Fall wird da« Abziehen des leichten Mediums durch die Turbinenwirkung sichergestellt, die von den Flügeln oder Schaufeln 12¹+ hervorgerufen wird; die Flügel drehen sich mit der Trommel und bilden ein Zentrifugalrad mit dem starren Teil 126 des Gerüstes.

Nach den Ausführungsformen der Fig." 18, 19 und 20 wird erkenntlich, daß die Vorrichtung in zahlreichen Varianten: ausgelegt werden kann, je nachdem, ob die Trommel 1 nur auf einer einzigen Seite geöffnet ist und von zwei auf der gleichen Seite (Fig. 18) angeordneten Lagern getragen ist oder ob die Trommel auf einer Vertikalwelle 53 angeordnet ist und über eine Treibriemenanordnung 5^ angetrieben wird, die hierunter (Fig. 19) vorge-

ist

sehen/ Nach einem anderen Beispiel (Fig. 20) kann die Trommel von einer Pendelwelle 55 mit Antrieb von oben gelagert werden, wobei letzterer Fall den Vorteil bietet, dass ein zweckmäßiger biologischer Schutz zwischen dem mechanischen Antriebsteil und der Trommel selbst bei Anwendung in der Kerntechnik gewährleistet ist.

- Patentansprüche -

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Claims (1)

1. - 22 Patentansprüche:

   1. Verfahren zum InberührungbrIngen und Trennen zweier nicht mischbarer Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte in aufeinanderfolgenden Stufen, bestehend je aus einem Misch- und Dekantierungsabteil, in denen das Inberührungbringen und Trennen der Flüssigkeiten durch Aufbringen eines'Zentrifugalkraftfeldes durch Drehung der Vorrichtung beschleunigt wird, wobei das Ausfließen austritts jeder Stufe derart erfolgt, daß jede der Flüssigkeiten durch die Gesamtvorrichtung in entgegengesetzterRichtung zur allgemeinen Strömungsrichtung der anderen geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in Berührung zu bringenden Flüssigkeiten in jedes Mischabteil und von der gleichen Seite des Mischabteils eingeführt werden.

   2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Mischabteil in Strömungsrichtung der leichten Flüssigkeit der Vorrichtung aufwärts gesehen eine ringförmige Speise- oder Sammelrinne zugeordnet ist, in die die aus dem Ätrömungsaufwärmen Dekantierungsabteil stammende Flüssigkeit fließt; dass die Zuführung der schweren Flüssigkeit am unteren Teil der Sammelrille durch Entleerung aus einem strömungsabwärts angeordneten Dekantierabteil erfolgt, wobei die beiden zusammen aus der Sammelrinne entleerten Phasen auf der gleichen Seite in das Miachabteil entleert werden.

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   3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von zweckmäßig angeordneten Überlauf einrichtungen den Umlauf der Flüssigkeiten in der Vorrichtung unter Regelung der verschiedenen Niveauhöhen regelt·

   k. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitshöhe der

   leichten Flüssigkeit mittels wenigstens eines Überlaufs geer

   regelt wird, disc in der Wand ausgespart ist, welche jede | Dekantierabteilung von den ihm in Strömungsrichtung der leichten Flüssigkeit folgenden Mischabteil trennt.

   5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitshöhe der schweren Flüssigkeit oder die Zwischenphasenhöhe durch wenigstens einen mit Umlenkblechen ausgestatteten Überlauf geregelt wird, welcher in jedem Dekantierabteil vorgesehen ist.

   6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 - k_% dadurch gekennzeichnet»da$ die Flüssigkeitshöhe der schweren Flüssigkeit oder der Zwischenphase durch den oder die Überlaufe geregelt wird, über den die aus dem unteren Teil einer Sammelrinne stammende Flüssigkeit in das benachbarte, strömungsabwärts angeordnete Dekantierabteil eintritt, wobei die aus dem atrömungsaufwärts angeordneten Dekantierabteil stammende schwere Flüssigkeit am selben Überlauf in eine

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   neben dem Schwerflüssig!© itsstrom oder darüber geführte Strömung übergeht.

   7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand bezogen auf die Drehachse der Vorrichtung von der Wand des Bodens der Mischabteile geringer ist als der entsprechende Abstand des Bodens der Dekantierabteile, so daß die Flüssigkeitshöhe in den De-

   * kantierabteilen höher liegt als in den Mischabteilen.

   8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden durch Drehung der jedes Mischabteil durchsetzenden Wände mitgenommenen Flüssigkeiten von durch die Scheiben am Schaft, um den sich die Vorrichtung dreht, heftig durchrührt werden, wobei diese Scheiben an der Umfangszone mit Zacken, Rinnen oder geraden oder geneigten Flügeln derart ausgestattet sein können, daß die Rührwirksamkeit wächst und daß der Flüssigkeitsmischung eine Geschwindigkeitskomponente erteilt wird, die die Drehung im Inneren der Vorrichtung sicherstellt.

   9· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der Mischabteile mit Flügeln geeigneter Form und Abmessungen ausgestattet sind, die zusammen mit den von den Mischscheiben getragenen Flügeln oder Schaufeln den Rührwirkungsgrad oder die Antriebsenergie der Flüssigkeit aneinander anpaßt.

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   10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen, durch die Flüssigkeitsmischung jedes Mischabteiles gedrückt wird, derart angeordnet sind, daß sie sich der Hauptwirkung der Mischscheiben anpassen, wobei diese nach Art eines Axialrades, eines Zentrifugalrades oder eines teilweise axial teilweise zentrifugal wirkenden Rades zu arbeiten in der Lage sind.

   11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenringabteil zwischen jedem . jMischabteil und dem strömungsabwärts gelegenen benachbarten Dekantierabteil angeordnet ist.

   12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Dekantierrinne durch Flügel oder Schaufeln in Abteilungen unterteilt wird, die fest mit den Wänden verbunden und in Diametralebenen angeordnet ist.

   13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativgeschwindigkeiten der Mischscheiben bezüglich der Wände des Mischabteils auf die günstigsten Misch- und Vortriebsbedingungen der Flüssigkeiten durch jedes geeignete Mittel einstellbar ist, z.B. durch bremsen oder einer Anordnung zwischen sich drehender Trommel und sich drehendem Schaft der Vorrichtung über eine kinetische Einrichtung, tile es einemechanisches oder elektrisches Differenzial ist.

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