DE2117931A1 - Verfahren und Gerät zum Abscheiden feinerer Teilchen von gröberen Teilchen in einer Flüssigkeit - Google Patents

Verfahren und Gerät zum Abscheiden feinerer Teilchen von gröberen Teilchen in einer Flüssigkeit

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Description

A 11 20>;ί PATPHTAf Λ'/ALT
A 11 20ί
12. 'kprlX 1971 7 STUTTGART-!
i »4ä "" χ WSCHEKSTRASSE
IEL^FON 242765/2
Bengt Gotthard Janson,
Stockholm, Schweden
Verfahren und Gerät zum Abscheiden feinerer Teilchen von gröberen Teilchen in einer Flüssigkeit '
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zum Abscheiden feinerer Teilchen von gröberen Teilchen in einer Flüssigkeit, indem die Flüssigkeit kegelförmig gegen ein z.B. aus metallenem oder anderem Siebgewebe, gelochtem oder geschlitztem Blech bestehendes Sieb gespritzt wird, wobei ein Druckunterschied zwischen dem an ■ jeder der beiden Siebseiten herrsehenden Druck aufrechterhalten wird, damit ein Teil' der Flüssigkeit und feinere Teilchen zusammen mit einem Gas, beispielsweise Luft, durch das Sieb hindurch seine Austrittseite (Auslasseite) erreichen, wahrend gröbere Teilchen an der Eintrittseite (Einlasseite) des Siebes abgehen.
In dieser Weise arbeitende bekannte Geräte sind so gebaut, dass die Flüssigkeit gegen ein stehendes, d.h. senkrechtes Sieb gespritzt wird, dessen Austrittseite einem Luftraum zugewandt ist. Die zusammen mit feineren Teilchen durch das Sieb hindurchtretende Flüssigkeit l:äuft daher an der Austrittseite des Siebes herunter, wobei sie unmittelbar hinter dem Sieb BntlUftet wird. Geräte dieser Art arbeiten an sich zufriedenstellend, so lange der Unterschied zwischen den beiden beiderseits des Siebes herrschenden Drücken sich unter einem gewissen Wert hält. Es ist jedoch wünschenswert, diesen Druckunterschied erhöhen zu können, um hierdurch den Durchsatz des Siebes zu erhöhen. Dies wird durch/Erfindung ermöglicht, ohne dass hierbei die Nachteile auftreten, mit denen die bekannten Geräte und Verfahren bei erhöhtem Druckunterschied behaftet sind.
Erfindungsgemäse wird dies dadurch erreicht, dass an der Austritt-
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seite des Siebes eine mit dieser Seite unmittelbar in Berührung stehende Flüssigkeitssäule aufrechterhalten wird. Dieses an sich einfache, aber von den vergleichbaren bisherigen Verfahren und Geräten sich deutlich unterscheidende Merkmal bewirkt bedeutende Verbesserungen, wie praktische Erprobungen ergeben haben. Man erzielt hierdurch nicht nur einen höheren Durchsatz sondern auch eine Zumischung oder Dispersion von Luft oder Gas in der Flüssigkeit, was sich sehr vorteilhaft ausnutzen lässt, wenn die Flüssigkeit einer Flotationskammer (Schwimmkammer) zugeführt wird, falls die feineren Teilchen durch Flotation oder Absetzen von der Flüssigkeit getrennt werden sollen.
Zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens kann man ein Gerät benutzen, dessen Sieb oder Siebe eine beliebige Stellung einnehmen, vorausgesetzt dass die Siebaustrittseite gegen eine Flüssigkeitssäule anliegt. -Das oder die Siebe können also liegend, schräg oder stehend vorgesehen sein, wobei die einzige erfindungsgemässe Voraussetzung darin besteht,, dass die Austrittseite gegen eine Flüssigkeitssäule anliegt. Die Austrittseite kann hierbei nach oben, nach unten oder nach der Seite gekehrt sein. Versuche haben ergeben, dass das Sieb vorzugsweise waagrecht angebracht und von unten bespritzt werden sollte, wobei die Flüssigkeitssäule auf der Oberseite des Siebes ruht und diese Oberseite die Austrittseite des Siebes bildet.
Bei Verwendung mehrerer Siebe kann jedes Sieb in einem eigenen Gehäuse untergebracht sein um eine eigene Fraktionierungseinrichtung. oder -stufe zu bilden. Mehrere solche Einrichtungen können zusammen ein erfindungsgemässes Gerät bilden. Jede solche Einrichtung ist leicht zerlegbar, damit man erwünschtenfalla die Siebe einzeln auswechseln kann. Ausser den schon oben erwähnten Vorteilen gewinnt man durch die Erfindung, dass man bei Druckunterschieden, die im Vergleich mit dem, was bei den bereits bekannten Geräten möglich ist, verhältnismässig hoch sind, ohne Nachteile, Siebe benutzen kann, die aus zwei Siebtüchern und einem Stützgitter bestehen. Bei den bekannten Geräten tritt hierbei oft eineAahäufung von Faserresten und ähnlichen Teilchen im Zwischenraum zwischen den beiden Siebtüchern auf, was
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dazu führt, dass das Sieb nicht befriedigend arbeitet« Bei praktischen Versuchen mit einem erfindungsgemässen Gerat stellte sich heraus, dass bei ihm dieser Nachteil praktisch völlig ausgeschaltet ist.
Der Erfindungsgegenstand eignet sich besonders für die Zellulose- und Papierindustrie, ist aber auch für andere gewerbliche Zwecke vorteilhaft, beispielsweise in der Lebensmittelindustrie.
Leitet man die durch das Sieb hindurchtretende Flüssigkeit in eine Flotationskammer, dann erhält man wesentliche Vorteile infolge der besonderen Verhältnisse, die bei einer erfindungsgemässen Siebeinrichtung herrschen. Beim Durchströmen durch das Sieb werden Flüssigkeit, feine Teilchen und Luft oder anderes Gas innig gemischt, so dass die meisten Teilchen von Luftbläschen getragen werden. Beim Einleiten der Flüssigkeit in diesem Falle meist "Trübe" genannt, in die Flotationskammer tritt zuerst eine anfängliche Flockenbildung auf. Wenn die Austrittseiten mehrerer Siebe einzeln an die Flotationskammer angeschlossen sind und in einer geradlinigen Reihe nacheinander liegen, erhält man in der Kammer" eine bestimmte Strömungsrichtung zum Auslass hin. Die Konzentration der hochsteigenden Teilchen nimmt daher fortlaufend zu in dem Masse wie die Strömung zusätzliche Teilchen von den Sieben an verschiedenen Stellen der Strömung aufnimmt, wobei jedes Sieb eine gewisse Menge Teilchen abgibt. Diese räumlich fortschreitende Erhöhung der Anreicherung beeinflusst die Flotation sehr günstig. Die Ausflockungszeit kann hierbei in einfacher Weise durch Einstellung des zwischen den beiden Siebseiten herrschenden Druckunterschiedes geregelt werden, wodurch auch der Zusatz von Luftbläschen zur Flüssigkeit hinter dem Sieb geregelt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist auch bei Geräten anwendbar, die zwecks Reinigung der Gase von festen Bestandteilen an eine Flotationskammer oder -zelle angeschlossen sind. Das Gas wird der Flüssigkeit so zugesetzt, dass die im Gas vorhandenen festen Teilchen der Mischung zugemischt werden. Die Flüssigkeit wird dann in Form eines Kegels gegen ein Sieb gespritzt, so dass die festen Teilchen zusam-
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men.mit der Flüssigkeit durch das Sieb hindurch in die Flüssigkeitssäule gelangen, die gegen die Austrittsseite des Siebs anliegt= Wenn die Flüssigkeit dann die Flotationskammer erreicht, werden die festen Teilchen durch Flotation oder Absetzung (Sedimentierung) abgeschieden.
Anhand anliegender Zeichnung werden nachstehend einige Beispiele des Erfindungsgegenstandes näher erläutert.
Abb.-1 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen Geräts· Abb. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie 2-2 in Abb. 1. Abb. 3 ist ein Achsialschnitt durch eine Fraktionierungszelle in Form eines Gehäuses mit einer Düse und einem erfindungsgemäss vorgesehenen Sieb. Die Abb. 4-7 zeigen schematisch erfindungsgemässe Geräte in Form je einer Kombination mehrerer Fraktionierungszellen nach Abb. 3· Abb. 8 ist eine Seitenansicht eines nach Abb. 6 erstellten Gerätes. Abb. 9 ist eine Stirnansicht eines Gerätes nach Abb. 8, Abb. 10 zeigt ein Gerät mit mehreren Fraktionierungszellen im wesentlichen nach Abb. 3? welche um ein Mittelrohr herum in der in Abb. 11 dargestellten Art angebracht sind, wobei Abb. 11 ein Querschnitt des in Abb. 10 dargestellten Gerätes ist.
Das in Abb. 1 und 2 gezeigte Gerät dient zum Trennen feinerer und gröberer Teilchen und zu einer danach folgenden Flotation zwecks Abscheiden der feineren Teilchen aus der Flüssigkeit.
Zum Gerät gehört eine Sammelkammer 10 mit Stirnwänden 11, seitlichen Längswänden 12, Oberseite 13 und Boden· 1*f. Eine weitere Kammer 15 erstreckt sich frei durch die Sammelkaramer 19 zwischen deren Stirnwänden 11. Boden 16 und Oberseite 18 dieser Kammer 15 sind durch Seitenwände 17 miteinander verbunden.Wa hlweise können zwei oder mehrere Kammern 15 nebeneinander liegen oder können sich quer statt wie gezeigt längs erstrecken. Jede Kammer 15 enthält ein Zuleitungsrohr 19 für die Flüssigkeit, die im vorliegenden Beispiel Wasser ist, welches grobe Teilchen in Form grober Fasern und feine Teilchen in Form feiner Fasern, Faserbruchstücken und ähnlicher Teilchen enthält.
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Das Rohr 19 ist in Richtung der Pfeile 20 heb- und senkbar.
Das Zuleitungsrohr 19 ist mit mindestens einer Spritzdüse 21 versehen, die einen kegeligen Strahl mit lotrechter Mittelachse liefert. Im dargestellten Beispiel ist das Rohr 19 mit fünf derartigen Düsen 21 versehen. Jeder Düse 21 ist ein Sieb 22 in der oberen Wand i8 der Kammer 15 zugeordnet. Diese Siebe sind hier als flache Siebgewebe oder Siebbleche dargestellt, können aber auch als Kegel oder Kuppeln ausgebildet sein. Je nach u.a. dem Spiteenwinkel des verspritzten Flüssigkeitskegels stellt man die Entfernung der Düsen von den zugehörigen Sieben 22 durch Heben oder Senken des Rohres 19 ein.
Im Betrieb wird die Flüssigkeit gegen die Unterseite der Siebe gespritzt, so dass grobe Fasern und andere grössere Teilchen zurückbleiben, da sie von den Sieben zurückgehalten werden» Auch ein Teil der Flüssigkeit bleibt zurück und sammelt sich in der Kammer und bildet einen Pegel 23, der beispielsweise durch einen Ueberlauf 2k gleichbleibend gehalten wird, wobei die Höhe des Ueberlaufs 2k einstellbar ist, was durch die Pfeile an demselben angedeutet ist. Die nicht durch die Siebe durchtretende, teilweise gereinigte Flüssigkeit wird durch ein Rohr 30 abgelassen und dem Gerät wieder zugeführt.
In der Sammelkammer 11 wird ein über den Sieben liegender Pegel 25 beispielsweise durch einen Ueberlauf 25 gleichbleibend gehalten, dessen Höhe ebenfalls verstellbar ist, wie durch die Pfeile angedeutet wird.
Beide Kammern 10 und 15 enthalten je einen geschlossenen Raum 27 bzw. 28 über ihrem Flüssigkeitsspiegel 25 bzw. 23· Mit einer Pumpe oder einem Sauggebläse 29 kann der Luftdruck im Raum 27 auf einen gewünschten Unterdruckwert geregelt werden.
Im Raum 28 herrscht ein höherer Druck als im Raum 27· Der zwischen Ein- und Austrittseite des Siebes herrschende Druckunterschied ist daher vom Gasdruck an der Eintrittsseite des Siebes im Verhältnis zu
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der gegen die Austrittsseite desselben anliegenden Flüssigkeitssäule abhängig, und ferner von dem auf diese Säule einwirkenden Gasdruck. In gewissen Fällen kann der auf dieser Flüss~igkeitssäule lastende Gasdruck höher sein als der freie Luftdruck (Atmosphärendruck) , und dann muss der eintrittseitige Gasdruck am Sieb einen entsprechend höheren Ueberdruck aufweisen, damit der gewünschte Wert des genannten Druckuntersc.hieds erzielt wird. Meistens ist jedoch ein Unterdruck an der Austrittseite des Siebes zweckmässig.
Welchen Druckunterschied man wählt, ist u.a. von der Beschaffenheit der Siebe, dem Spritzdruck des Flüssigkeitsstrahls, der Höhe der Flüssigkeitssäule, d.h. der Höhe des Pegels 25 über dem Sieb bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 und 2, und der Beschaffenheit der in der Flüssigkeit"aufgeschwemmten Teilchen abhängig. Ist das Gerät an eine Flotationszelle beispielsweise nach Abb. 1 und 2 angeschlossen; dann ist das Flocken der Teilchen in der Sammelkammer ein Faktor, der den geeigneten Druckunterschied am Sieb bestimmt.
Der Flüssigkeit im Rohr kann mehr oder weniger Luft zugemischt werden. Ferner befindet sich Luft im Raum 28. VJenn die Flüssigkeit gegen die Siebe 22 gespritzt wird, durchdringt eine gewünschte Menge Luft zusammen mit der Flüssigkeit und feineren Teilchen wie Faserteilchen u.a. das Sieb. Durch das Zusetzen von Luft in fein verteilter Form entstehen Luftblasen, welche, zu den bereits weiter oben erwähnten Vorteilen führen. Wenn sich die Faserflocken an der Oberfläche der Flüssigkeit ansammeln, entweichen sie über den Rand des Ueberlaufs 26, während die gereinigte Flüssigkeit durch das Bodenrohr 29'abläuft.
Abb. 3 zeigt eine Fraktion!erungszelle in Form, eines Gehäuses 30, das hinsichtlich seiner Wirkungsweise der in Abb. 2 gezeigten Kammer 15 entspricht. Der Gehäuseboden enthält eine Führung 31 für ein heb- und senkbares Düsenrohr 32, dessen oberes Ende mit einer Düse 33 zum Verspritzen von Flüssigkeit in Form eines Kegelstrahls versehen ist. Dieser Flüssigkeitsstrahl trifft die Unterseite eines Siebes 3^·, welches aus zwei Siebtüchern und einem Stützgitter bestehen kann.
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Ueber dem Sieb ist am zylindrischen. Hauptteil des Gehäuses ein kegelförmiger Deckel oder Oberteil 35 abnehmbar befestigt. Nach Entfernen dieses Deckels 35 kann man das Sieb 3^ leicht herausnehmen. An den Deckel 35 schliesst sich ein Ablaufrohr j>G an, das seinerseits entsprechend einer der Abb. A-11 angeschlossen sein kann.
Während des Betriebs bildet sich über dem Sieb J>k die Flüssigkeitssäule, die erfindungsgemäss mit der .Austrittsseite des Siebes in direkter Berührung steht.
Die vom Sieb nicht hindurchgelassenen gröberen Teilchen fallen zurück und sammeln sich zusammen mit einem Teil der Flüssigkeit am Boden des Gehäuses an und fliessen durch ein Auslassrohr 37 ab=
Mehrere Gehäuse oder Fraktionierungszellen 30 von im wesentlichen gleicher Bauart wie in Abb. 3 dargestellt können in Verbindung miteinander ein orfxndungsgemässes Gerät beispielsweise nach irgendeiner der Abb. *f-11 bilden.
Abb. k zeigt einige Fraktionierungszellen 30, die in gerader Reihe nebeneinander angeordnet sind. Die grobe und feine Teilchen enthaltende Flüssigkeit, d.h. die Trübe, wird zusammen mit Luft durch eine gemeinsame Leitung 38 den Düsen 33 der Zellen 30 zugeführt und dort gegen die Siebe 3^ gespritzt. Flüssigkeit und die groben Teilchen entweichen an den Gehäuseböden durch Rohrleitungen in eine gemeinsame Auslassleitung 38; Flüssigkeit, Luft und die feinen Teilchen durchdringen die Siebe und werden im gezeigten Beispiel durch eine gemeinsame Rohrleitung 40 einer Flotationszelle 4i zugeführt. In die Leitung kO ist eine Pumpe k2 und ein nicht gezeigter Druckregler eingeschaltet, wobei letzterer den Druck in der Leitung und damit den austrittseitigen Druck am Sieb regelt.
Abb. 5 "zeigt ein Gerät, welches sich von dem nach Abb. k dadurch unterscheidet, dass die oberen Enden der Zellen 30 hinter den Sieben 3*t an eine gemeinsame Sammelkammer h~5 angeschlossen sind, in welcher der Druck durch eine Saugpumpe kk und einen, nicht dargestellten
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Druckregler so geregelt wird, dass man an den Austrittsseiten der Siebe die gewünschte Einstellung des Drucks erhält. Die mit den feinen Teilchen vermischte Flüssigkeit wird dann einer Flotationszelle k3 zugeführt.
Abb. 6 zeigt eine andere Bauart, wo die austrittseitigen Leitungen nach den Sieben unmittelbar aix eine gemeinsame Flotationszelle k6 angeschlossen sind.
Abb. 7 zeigt eine weitere Bauart, bei welcher nach den Sieben 3^ die Leitungen an eine gemeinsame Leitung k7 angeschlossen sind. Letztere führt zu einer Flotationszelle 46, in welcher der Druck mithilfe einer Saugpumpe (Unterdruckpumpe) kS und einem nicht gezeigten Druckregler zwecks Einstellen des gewünschten Drucks an der Austrittseite des Siebes geregelt wird.
Abb. 8 zeigt schematisch die bauliche Ausführung eines Geräts, das aus mehreren nebeneinander angeordneten Fraktionierungszellen oder -gehäusen 30 besteht. Diese sind über den Sieben J>k an eine gemeinsame Sammelkammer k6 und an den Gehäuseböden an eine gemeinsame Auslassleitung 39 angeschlossen.
In Abb. 10 und 11 sind die Zellen oder Gehäuse 30 kreisförmig um ein mittleres Auslassrohr k9 herum angeordnet, das sich von einer Sammelkammer 50 aus erstreckt, in welcher der Flüssigkeitsstand 51 mithilfe eines beispielsweise an sich bekannten Standreglers gleichbleibend gehalten wirdo Dieser' Flüssigkeitsstandregler kann auch benutzt werden, um den Flüssigkeitsstand in der Kammer nach Abb. 8 gleichzuhalten, d.h. anstatt des dort angedeuteten Ueberlaufs. Im Gerät nach Abb. 10 und 11 tritt eine gewisse Entlüftung an der Oberfläche 51 der Flüssigkeit ein, da grössere Luftblasen schneller hochsteigen als die kleineren und daher langsameren Bläschen, welche die Oberfläche daher im allgemeinen nicht erreichen sondern von der Strömung durch das Rohr hS mitgenommen werden und dann gegebenenfalls in einer anschliessenden Flotation ausgenutzt werden können.
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Claims (8)

Bengt Gotthard Janson, Stockholm, Schweden Patentansprüche
1. Verfahren um in einer Flüssigkeit vorhandene^ kleinere Teilchen von grösseren Teilchen zu trennen, indem die Flüssigkeit gegen ein Sieb, beispielsweise ein Siebgewebe oder ein gelochtes oder geschlitztes Siebblech, gespritzt werden, wobei zwischen den beiden Seiten des Siebes ein Druckunterschied aufrechterhalten wird, damit die feineren Teilchen zusammen mit einem Teil der Flüssigkeit das Sieb bis zu seiner Austrittsseite hin durchdringen, während die gröberen Teilchen vom Sieb zurückgehalten werden uod an seiner Eintrittsseite abgehen, dadurch gekennzeichnet , dass an der Austrittsseite des Siebes eine Flüssigkeitssäule aufrechterhalten wird, welche die Austrittsseite des Siebes berührt.
2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet , dass die Flüssigkeit ungefähr senkrecht nach oben gegen die Unterseite eines ungefähr waagrechten Siebes gespritzt wird.
J>. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Flüssigkeit ungefähr senkrecht nach unten gegen die Oberseite eines ungefähr waagrechten Siebes gespritzt wird.
h. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Flüssigkeit gegen die eine Seite eines Siebes gespritzt wird, welches einen Winkel mit der Waagrechten bildet, und dass die Flüssigkeitssäule an der anderen Seite des Siebes gegen diese Austrittsseite anliegt.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch, g e k enn ζ ei c hne t , dass nach dem Sieb die mit feineren Teilchen und Gas gemischte Flüssigkeit einer Flotationskarammer zum Abscheiden dep feineren Teilchen aus der Flüssigkeit zugeführt wird.
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6. Gerät zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei eine Düse so vorgesehen ist, dass sie Flüssigkeit kegelförmig gegen die Eintrittsseite eines Siebes spritzt, und dass Einrichtungen zum Aufrechterhalten eines Druckunterschiedes zwischen dem Druck an der Eintritsseite und dem Druck an der Austrittseite des Siebes vorgesehen sind um eine gewünschte Strömung durch das Sieb eines die feineren Teilchen enthaltenden Teils der Flüssigkeit und eines Gases wie z.B. Luft zu erzielen, während gröbere Teilchen und ein anderer Teil der Flüssigkeit an der Eintrittseite des Siebes abgehen, gekennzeichnet durch Mittel zum Aufrechterhalten einer Flüssigkeitssäule, die beim Betrieb des Gerätes gegen Austrittseite des Siebes anliegt.
7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass mehrere getrennte Gehäuse je eine Düse zum kegelförmigen Verspritzen von Flüssigkeit gegen die Unterseite eines im Gehäuse entfernbar vorgesehenen Siebes wie z.B. eines Siebgewebes, gelochten Siebblechs o.a. enthalten, dass der über dem Sieb befindliche Teil jedes Gehäuses mit einer Auslassleitung für mit den feineren Teilchen vermischte Flüssigkeit versehen ist, dass der untere Teil jedes Gehäuses mit einer Auslassleitung für mit gröberen Teilchen vermischte Flüssigkeit versehen ist, und dass die Auslassleitungen, die von den über den Sieben liegenden Teilen^, mehrerer derartiger Gehäuse ausgehen an einen gemeinsamen Sammelbehälter angeschlossen sind.
8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , dass die Gehäuse· in geradliniger Reihe nacheinander angeordnet sind.
9· Gerät nach Anspruch 7i dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuse in gewissem Abstand voneinander entlang einer in sich geschlossenen, vorzugsweise kreisförmigen Bahn angeordnet sind.
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