DE1557093B2 - Misch- und Absetz vorrichtung für Flüssigkeiten - Google Patents

Description

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möglich, ein nach unten drückendes Mischerflügel- dung werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen

rad vorzusehen, ohne daß die Pumpleistung des näher erläutert. Es zeigt

Pumpflügelrades beeinträchtigt wird. Die beiden Flü- F i g. 1 eine Mischvorrichtung im Schnitt in sche-

gelräder können entsprechend den erwünschten Be- matischer Darstellung,

triebsbedingungen durch andere ersetzt oder auch ge- 5 Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Mischvorrich-

trennt angetrieben werden, so daß neben der unter- tung in Verbindung mit der Absetzvorrichtung,

schiedlichen Auslegung selbst auch die Drehzahl frei F i g. 3 eine Draufsicht auf die in F i g. 2 darge-

gewählt werden kann. Damit sind einfache Anpas- stellte Vorrichtung bei abgenommenem Deckel der

sungsmöglichkeiten an die jeweils erforderlichen Be- Absetzvorrichtung,

triebsbedingungen vorhanden. io F i g. 4 im Schnitt eine weitere Ausführungsform,

Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung können Fig. 5 eine Draufsicht auf die in Fig. 4 darge-

die Mischer- und Pumpflügelräder jeweils auf einer stellte Vorrichtung.

von einer über der Vorrichtung angeordneten An- Die in Fig. 1 dargestellte Mischvorrichtung weist

triebseinrichtung nach unten Tagenden Welle aufge- einen Mischbehälter mit einer unteren Kammer 1

keilt sein, wobei für die Misch- und Pumpflügelräder 15 und einer oberen, im wesentlichen flachen Kammer 2

eine gemeinsame Welle oder getrennte Wellen vorge- auf, die voneinander durch eine horizontale Wand 3

sehen sein können. Im letzteren Fall kann die Welle getrennt sind, die in ihrer Mitte in ein nach unten ge-

des einen Flügelrades durch die hohl ausgebildete richtetes Förderrohr 4 übergeht. Die untere Kam-

Welle des anderen Flügelrades geführt sein, wobei mer 1 weist Öffnungen 5 und 6 für die Zuleitung der

die beiden Wellen relativ zueinander verdrehbar 20 in dem Mischer in Kontakt zu bringenden Flüssigkei-

sind. ten auf. Der Flüssigkeitsspiegel in der unteren Kam-

Vorteilhafterweise umgibt die Absetzkammer die merl bei normalen Arbeitsbedingungen ist durch Diffusorkammer, wobei die gemischte Phase in das eine horizontale Linie angedeutet und, wie aus Zentrum der Diffusorkammer geleitet wird. Eine der- F i g. 1 ersichtlich, befinden sich die Öffnungen 5 und artige Anordnung zusammen mit einem peripheren 25 6 über diesem Niveau. Die obere Kammer 2 weist Überlaufkanal für die leichte Phase längs des gesam- eine Öffnung 7 zur Abgabe der Flüssigkeit durch ten Umfangs der Absetzvorrichtung, und gegebenen- freien Fluß aus dieser auf. Sie ist wesentlich flacher falls verbunden mit dem Abziehen der schweren als die untere Kammer, wobei sie schalen- oder trog-Phase ebenfalls längs des Umfangs, ergibt eine förmig ausgebildet sein kann. Neben ihrer Hauptgleichmäßige Strömungsverteilung in der Absetzvor- 30 funktion, den freien Fluß der gemischten Phase vom richtung und eliminiert auf Grund der gerichteten Mischbehälter zum Absetzbehälter zu ermöglichen, Strömung Turbulenzen. Durch den Überlauf längs hat die obere Kammer zusätzlich die vorteilhafte des ganzen Umfangs wird die Strömungsgeschwindig- Wirkung, daß ein vorläufiges Koaleszieren möglich keit an der Überlauf stelle auf einem Minimum gehal- ist, was zu einer Vereinfachung der Auslegung und ten. Diese geringe Geschwindigkeit und die Eliminie- 35 einer Verringerung der Größe des zugehörigen Abrang der Turbulenzen gestattet einen Betrieb bei mi- setzbehälters führen kann.

nimaler Tiefe der klaren Flüssigkeit, d.h., daß die Durch das Förderrohr4 erstreckt sich eine mit

Kapazität der Absetzvorrichtung erhöht wird. Wei- einem nicht dargestellten, oberhalb der Vorrichtung

terhin gestattet die Verringering der Strömungsge- angeordneten Antriebsmotor verbundene Welle 8,

schwindigkeit und der Turbulenz den Betrieb bei je- 40 auf deren unterem Ende unterhalb des Förderrohrs

dem gewünschten Phasenverhältnis. ein Mischerflügelrad 11 aufgekeilt ist. Auf derselben

Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist Welle ist ein Pumpflügelrad 12 innerhalb des Fördereine Nebenschlußleitung vorgesehen, die die untere rohres 4 zwischen zwei Leitschaufelsätzen 9 und 10 Kammer des Mischbehälters mit dem Absetzbehälter aufgekeilt, die einen Teil dieser Pumpe bilden,
unterhalb des Flüssigkeitsspiegels beider Behälter 45 Beim Betrieb der Vorrichtung werden die beiden unter normalen Betriebsbedingungen verbindet, wo- in Kontakt zu bringenden Flüssigkeiten in die untere bei diese Nebenschlußleitung mit einer auf Druck an- Kammer 1 durch die Öffnungen 5 und 6 eingeleitet sprechenden Schließvorrichtung versehen ist, die und in dieser durch das Mischerflügelrad 11 innig schließt und geschlossen bleibt, wenn der im Misch- miteinander vermischt. Aus der unteren Kammer 1 behälter herrschende hydrostatische Druck den nor- 50 wird die gemischte flüssige Phase durch das eingemalen Betriebsbedingungen entspricht, und öffnet, tauchte Pumpflügelrad 12 in die obere Kammer 2 gewenn der im Mischbehälter herrschende hydrostat!- hoben, aus der sie durch die öffnung 7 abfließt. Die sehe Druck den unter normalen Betriebsbedingungen Flügelräder 11 und 12 werden in der Weise ausgeherrschenden Wert übersteigt. Wenn diese aus legt, daß sie den jeweiligen Anforderungen entspre-Misch- und Absetzvorrichtung gebildete Einheit ein 55 chen. Das Mischerflügelrad 11 ist entsprechend der Teil einer aus mehreren solchen Einheiten zusam- gewünschten Mischintensität ausgelegt, gewünschtenmengesetzten Batterie ist, so kann bei Ausfall des falls kann es auswechselbar oder einstellbar sein. In Pumpf lügelrades, wenn hierdurch keine Flüssigkeit entsprechender Weise wird das Pumpflügelrad 12 so mehr in die obere Kammer gepumpt wird, auf Grund dimensioniert, daß es den gewünschten Strömungsbedes ansteigenden hydrostatischen Drucks über die 60 dingungen entspricht, die völlig unabhängig von den Nebenschlußleitung die überschüssige Flüssigkeit in Mischbedingungen gewählt werden können. Auch in die zugeordnete Absetzvorrichtung weiterfließen, so diesem Fall kann das Flügelrad einstellbar oder ausdaß die übrigen Einheiten der Batterie normal wechselbar sein. Auf diese Weise ist es möglich, eine weiterarbeiten können und lediglich die Gesamtex- hohe Mischintensität mit einer geringen Strömungstraktionsleistung der Batterie verringert wird, was bei 65 geschwindigkeit oder umgekehrt zu kombinieren,
vielen industriellen Verfahren einer vollständigen Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform Unterbrechung des Betriebs vorzuziehen ist. sind das Mischerflügelrad 11 und das Pumpflügelrad

Beispielsweise Ausführungsformen nach der Erfin- 12 auf eine gemeinsame Welle aufgekeilt, sie können

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auch auf getrennte Wellen aufgekeilt sein, wobei jene Während des Betriebs werden die miteinander in

für das Pumpflügelrad 12 hohl ist und die für das Kontakt zu bringenden Flüssigkeiten in jeden Misch-

Mischerflügelrad 11, gegebenenfalls unter Zwischen- behälter in genau bestimmten Mengen eingeleitet,

schaltung von Lagern, lose umgibt, so daß die beiden Die gemischte Phase wird von jeder unteren Kammer

Flügelräder mit verschiedenen Drehzahlen umlaufen 5 17 in die obere Kammer 18 gepumpt, in der eine

können. Vorkoaleszenz auftritt und von der aus die Flüssig-

Ein oder mehrere Mischerflügelräder können bei- keit frei durch die Rinne 19 in den Sammeltrog 20

spielsweise auch am Boden der unteren Kammer an- und durch die öffnung 21 in die Diffusorkammer 22

geordnet und mechanisch oder magnetisch von unten fließt. Aus der letzteren diffundiert die Flüssigkeit

angetrieben werden, während die Welle des Pumpflü- io durch die Wände hindurch du die sie umgebende Ab-

gelrades entweder von oben oder von unten in das setzkammer, wodurch eine weitere Koaleszenz der

Fördsrrohr hineinragen kann. Werden zwei oder Phasen hervorgerufen wird. In der Absetzkammer

mehrere Pumpenflügelräder vorgesehen, so werden tritt die Phasentrennung auf, und die obere Phase

diese übereinander innerhalb des Förderrohrs 4 an- fließt in den Kanal 25 über, aus dem sie abgezogen

geordnet. 15 wird, während die untere Phase durch die Öffnung

Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung weist einen 26 abgegeben wird. Jede der beiden Phasen wird Mischer 15 der in F i g. 1 dargestellten Art und einen durch freien Fluß in ©inen anderen zugeordneten Mi-Absetzbehälter 16 auf. Die obere Kammer 18 des scher gemäß dem Schema der Gegenströmung gelei-Mischbehälters ist über eine Überlaufrinne 19 mit tet.

einem Sammeltrog 20 verbunden, der eine über einer 20 Sollte das Pumpflügelrad eines Mischers im Be-

Diffusorkammer 22 angeordnete Auslaßöffnung 21 trieb ausfallen, z. B. wegen Ausfall des Antriebsmo-

aufweist. Die Diffusorkammer hat eine prismatische tors, so wird keine Flüssigkeit mehr in dessen obere

Form, kann aber auch kreisförmig sein, und sie wird Kammer 18 gehoben. Da die übrigen Einheiten der-

von einer Absetzkammer umgeben, von der sie durch selben Batterie weiterarbeiten, strömt weiterhin Flüs-

flüssigkeitsdurchlässige Wände getrennt ist, die per- 25 sigkeit in die untere Kammer 17, so daß der Flüssig-

foriert, porös, geschlitzt oder diaphragmaähnlich keitsspiegel in dieser Kammer allmählich ansteigt,

ausgebildet sein können und die Koaleszenz induzie- Schließlich steigt der auf die Schließvorrichtung 24

tren. Wegen der in der oberen Kammer des Mischers ausgeübte hydrostatische Druck so weit, daß diese

stattfindenden Vorkoaleszenz kann der Diffusor ein- geöffnet und ein Teil der in der unteren Kammer 17

fach ausgebildet werden. 30 vorhandenen Flüssigkeit in den Absetzbehälter 16

Der Absetzbehälter 16 weist einen oberen, längs durch die Nebenschlußleitung 23 abgegeben wird, des Umfangs verlaufenden Kanal 25 zur Aufnahme Auf diese Weise wird die Strömung der Flüssigkeit und Abgabe der oberen leichten Phase auf, die durch durch die Einheit aufrechterhalten, und die Batterie diesen Kanal frei abfließen kann. Durch diese Ausge- als Ganzes kann weiterarbeiten,
staltung ergibt sich eine gleichmäßige Strömungsver- 35 Die in den F i g. 4 und 5 dargestellte Ausführungsteilung im Absetzbehälter bei stark verringerter Tür- form ist im wesentlichen ähnlich der in den F i g. 2 bulenz, so daß jede Phase flach ausgebildet sein und 3 dargestellten und unterscheidet sich von dieser kann, wodurch der Absetzbehälter entsprechend lediglich dadurch, daß der Mischbehälter innerhalb klein ausgelegt werden kann. Der Absetzbehälter 16 des Absetzbehälters angeordnet ist.
ist in F i g. 2 durch einen in einer Flüssigkeitsdich- 4° Der Mischbehälter 30 entspricht dem in F i g. 1 tung 28 eingesetzten Deckel 27 abgedeckt. dargestellten und weist eine untere Kammer 31 und

Die untere Kammer 17 des Mischbehälters steht eine obere Kammer 32 mit Auslaßöffnungen 33 auf, mit dem unteren Teil des Absetzbehälters 16 über wobei er innerhalb der Diffusorkammer 34 des Abeine horizontale Nebenschlußleitung 23 in Verbin- setzbehälters 35 angeordnet ist. Der Absetzbehälter dung, die an dem sich in die Absetzkammer erstrek- 45 35 weist einen sich längs des Umfangs erstreckenden kenden Ende mit einer auf Druck ansprechenden Uberlaufkanal 36 zur Aufnahme und Abgabe der Schließvorrichtung 24 versehen ist, die schließt und oberen leichteren Phase auf, durch den diese frei abgeschlossen bleibt, wenn der hydrostatische Druck in fließen kann. In der Nähe des Bodens befindet sich der unteren Kammer 17 den Arbeitsbedingungen eine abgeschirmte Auslaßöffnung 37 für die schwere entspricht. Steigt der Flüssigkeitsspiegel in der unte- 50 Phase. In die untere Kammer 31 führen Leitungen ren Kammer 17 aus irgendeinem Grund, so daß der 38 und 39 für die Zuleitung der beiden miteinander auf die Schließvorrichtung ausgeübte hydrostatische in Kontakt zu bringenden Phasen.
Druck ansteigt, so öffnet sich diese, worauf die Flüs- Der Mischbehälter 30 weist ein Rohr 40 auf, das sigkeit von der unteren Kammer 17 in die Absetz- in die Diffusorkammer 34 führt und mit einer auf kammer strömen kann. Diese Bauweise wird vorge- 55 Druck ansprechenden Schließvorrichtung 41 ausgesehen, wenn mehrere der in F i g. 2 und 3 dargestell- stattet ist, die der Schließvorrichtung 24 in der Neten Einheiten zu einer Vielstufen-Gegenstrombatterie benschlußleitung 23 der in den F i g. 2 und 3 dargeverbunden werden. stellten Ausführungsform entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 Die Erfindung betrifft eine Misch- und Absetzvor- Patentansprüche: ' richtung für Flüssigkeiten, mit einem Mischbehälter, der eine untere und eine obere Kammer, die durch

1. Misch- und Absetzvorrichtung für Flüssig- eine horizontale, in der Mitte in ein abwärts gerichtekeiten, mit einem Mischbehälter, der eine untere 5 tes Förderrohr übergehende Wand voneinander ge- und eine obere Kammer, die durch eine horizon- trennt sind, sowie je ©ine Zuleitung für die Flüssigtale, in der Mitte in ein abwärts gerichtetes För- keiten in die untere Kammer und eine Abgabeeiaderrohr übergehende Wand voneinander getrennt richtung für die gemischte flüssige Phase durch freien sind, sowie je eine Zuleitung für die Flüssigkeiten Fluß aus der oberen Kammer aufweist, weiterhin mit in die untere Kammer und eine Abgabeeinrich- io einem Absetzbehälter, in dem eine Diffusorkammer rung für die gemischte flüssige Phase durch freien zur Aufnahme der vom Mischbehälter frei zufließen-Fluß aus der oberen Kammer aufweist, weiterhin den, gemischten Phase sowie eine Absetzkammer mit mit einem Absetzbehälter, in dem eine Diffusor- einer oberen und unteren Sammeleinrichtung und jekammer zur Aufnahme der vom Mischbehälter weils einer Auslaßeinrichtung für die leichte und frei zufließenden, gemischten Phase, sowie eine 15 schwere Phase angeordnet sind, und schließlich mit Absetzkammer mit einer oberen und unteren einer Überlaufeinrichtung, die von der oberen Sammeleinrichtung und jeweils einer Auslaßein- Kammer des Mischbehälters zum Absetzbehälter richtung für die leichte und schwere Phase an- führt.

geordnet sind, und-schließlich mit einer Überlauf- Eine derartige Misch- und Absetzvoririchtung ist

einrichtung, die von der oberen Kammer des 20 aus Cem. and Process Engineering, Januar und No-

Mischbehälters zum Absetzbehälter führt, da- vember 1963, bekannt, wobei in dem Förderrohr ein

durch gekennzeichnet, daß in der unte- Flügelrad angeordnet ist, das zum Mischen der Flüs-

ren Kammer (1, 17, 31) des Mischbehälters (15, sigkeiten in der unteren Kammer und zugleich dazu

30) im Bereich unterhalb des Förderrohres (4) dient, die gemischte Phase durch das Förderrohr in

wenigstens ein Mischerflügelrad (11) und koaxial 25 die obere Kammer zu pumpen, von der sie zum Ab-

dazu innerhalb des Förderrohres wenigstens ein setzbehälter mittels der Überlaufeinrichtung weiter-

Pumpflügelrad (12) angebracht sind. fließt. Diese Koppelung von Pump- und Mischvor-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- gang durch ein einzelnes Flügelrad hat zur Folge, kennzeichnet, daß die Absetzkammer die Diffu- daß beim Mischen dieselbe Strömungsrichtung wie sorkammer (22) umgibt. 30 beim Pumpen vorhanden sein muß. Es ist beispiels-

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, weise unmöglich, eine nach oben gerichtete Pumpdadurch gekennzeichnet, daß die Mischer- und strömung mit einem nach unten gerichteten Schub Pumpflügelräder (11, 12) jeweils auf einer von zum Mischen zu verbinden. Soll die Strömungsgeeiner über der Vorrichtung angeordneten An- schwindigkeit variiert werden, so muß die Drehzahl triebseinrichtung nach unten ragenden Welle (8) 35 des Flügelrades verändert werden, wodurch wieaufgekeilt sind. derum der Mischvorgang beeinträchtigt wird. Ist es

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- für einen wirtschaftlichen Betrieb der Vorrichtung kennzeichnet, daß die Mischer- und Pumpflügel- beispielsweise erforderlich, die Geschwindigkeit der räder (11, 12) auf einer gemeinsamen Welle (8) Pumpenströmung zu erhöhen und gleichzeitig die aufgekeilt sind. 40 Mischintensität zu verringern oder umgekehrt, so er-

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- gibt sich zwangläufig ein sehr schlechter Wirkungskennzeichnet, daß die Mischer- und Pumpflügel- grad der Vorrichtung, da wegen des gleichzeitig zum räder (11, 12) auf getrennten Wellen aufgekeilt Mischen und Pumpen dienenden Flügelrades ein sind. Kompromiß zwischen beiden Erfordernissen notwen-

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- 45 dig ist.

kennzeichnet, daß die Welle des oder der Mi- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

scherflügelräder (11) durch die hohl ausgebildete Misch- und Absetzvorrichtung der eingangs angege-

Welle des oder der Pumpflügelräder (12) relativ benen Art so auszubilden, daß sie bei einfachem und

zu dieser verdrehbar geführt ist. kompaktem Aufbau mit einem höheren Wirkungs-

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden 50 grad arbeitet und den jeweiligen Betriebsbedingun-Ansprüche,. dadurch gekennzeichnet, daß eine gen besser angepaßt werden kann.
Nebenschlußleitung (23) vorgesehen ist, die die Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch untere Kammer (1, 17, 31) des Mischbehälters gelöst, daß in der unteren Kammer des Mischbehäl-(15~ 30) mit dem Absetzbehälter (16, 35) unter- ters im Bereich unterhalb des Förderrohres wenighalb des Flüssigkeitsspiegels beider Behälter un- 55 stens ein Mischerflügelrad und koaxial dazu, innerter normalen Betriebsbedingungen verbindet, wo- halb des Förderrohres wenigstens ein Pumpflügelrad bei diese Nebenschlußleitung mit einer auf Druck angebracht sind.

ansprechenden Schließvorrichtung (24, 41) verse- Durch diese Anordnung wenigstens zweier Flügelhen ist, die schließt und geschlossen bleibt, wenn räder, von denen das eine zum Mischen und das ander im Mischbehälter herrschende hydrostatische 60 dere zum Pumpen ausgelegt ist, wird auf Grund der Druck den normalen Betriebsbedingungen ent- funktioneilen Trennung von Misch- und Pumpvorspricht, und öffnet, wenn der im Mischbehälter gang in jedem Falle der Wirkungsgrad der Vorrichherrschende hydrostatische Druck den unter nor- tung verbessert. So kann das Mischerflügelrad für malen Betriebsbedingungen herrschenden Wert jede gewünschte Mischintensität und das Pumpflüübersteigt. 65 gekad für die erforderliche Strömungsgeschwindigkeit ausgelegt werden. Es kann eine hohe Mischintensität mit einer geringen Strömungsgeschwindigkeit oder umgekehrt vorgesehen werden. Außerdem ist es