DE2117931C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von in einer Flüssigkeit vorhandenen Teilchen unterschiedlicher Größe - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Trennen von in einer Flüssigkeit vorhandenen Teilchen unterschiedlicher Größe

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen von in einer Flüssigkeit vorhandeiien Teilchen unterschiedlicher Größe, bei dem die Flüssigkeit gegen ein Sieb, beispielsweise ein
ίο Siebgewebe oder ein gelochtes oder geschlitztes Siebblech, gespritzt wird, wobei zwischen den beiden Seiten des Siebes ein Druckunterschied aufrechterhalten wird, damit die feineren Teilchen zusammen mit einem Teil der Flüssigkeit das Sieb durchdringen, während die gröberen Teilchen vom Sieb zurückgehalten werden.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (AT-PS 2 15 279) wird die Flüssigkeit gegen ein stehendes, d h. senkrechtes Sieb gespritzt, dessen Austrittseite einem Luftraum zugewandt ist. Die zusammen mit feineren Teilchen durch das Sieb hindurchtretende Flüssigkeit läuft daher an der Austrittseite des Siebes herunter und wird dabei unmittelbar hinter dem Sieb entlüftet Nach einem solchen Verfahren betriebene Vorrichtungen arbeiten an sich zufriedenstellend solange der Unterschied zwischen den beiden beidseits des Siebes herrschenden Drudken sich unter einem gewissen Wert hält Es ist jedoch wünschenswert diesen Druckunterschied erhöhen zu können, um hierdurch den Durchsatz
jo des Siebes zu erhöhen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß der Druckunterschied zwischen Eintritt- und Austrittseite angehoben und damit ein größerer Siebdurchsatz erzielt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß an der Austrittseite 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 Durchsalzt sondern auch eine Zumischung oder Dispersion von Luft oder Gas in der Flüssigkeit, was sich sehr vorteilhaft ausnutzen läßt wenn die Flüssigkeit einer Flotationska>/imer (Schwimmkammer) zugeführt
"» wird fells 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 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 waagerecht 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 erwünschtenfalls die Siebe einzeln auswechseln kann. Außer den schon oben erwähnten Vorteilen gewinnt man durch die Erfindung, daß man bei Druckunterschieden, uie 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 eine Anhäufung von Faserresten und ähnlichen Teilchen im Zwischenraum zwischen den beiden Siebtüchern auf, was dazu führt, daß das Sieb nicht befriedigend arbeitet Bei praktischen Versuchen mit einem erfindungsgemäßen Gerät stellte sich heraus, daß bei ihm dieser Nachteii praktisch völlig ausgeschaltet ist
Der Erfindungsgegenstand eignet sich besonders für die Zellulose- und Papierindustrie, ist aber auch für andere gewerbliche Zwecke vorteilhaft beispielsweise _>o in der Lebensmittelindustrie.
Leitet man die durch das Sieb hindur^htretcnde Flüssigkeit in eine Rotationskammer, 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 jo die Flotationskammer tritt zuerst eine anfängliche Flockenbildung auf. Wenn die Austrittseiten mehrerei Siebe einzeln an die Rotationskammer angeschlossen sind und in einer geradlinigen Reihe nacheinander liegen, erhält man in der Kammer eine bestimmte ii 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 V/eise durch Einstellung des zwischen den beiden Siebseiten herrschenden Druckunterschiedes geregelt 4ί werden, wodurch auch der Zusatz ν·.·>η 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 Flotationskanimer vi oder -zelle angeschlossen sind. Das Gas wird der Flüssigkeil, so zugesetzt daß die im Gas verhandenen festen Teilchen der Mischung zugemischt werden. Die Flüssigkeit wird dann in Form eines Kegels gegen ein Sieb gespritzt so daß die festen Teilchen zusammen mit v< der Flüssigkeit durch das Sieb hindurch in die Flüssigkeitssäule gelangen, die gegen die Austrittseite des Siebs anliegt. Wenn die Flüssigkeit dann die Flotationskammer erreicht, werden die festen Teilchen durch Flotation oder Absetzung (Sedimentierung) ho abgeschieden.
Anhand der Zeichnung werden nachstehend einige Beispiele des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen b5 Geräts,
F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in F i g. 1, F i g. 3 einen Axialschnitt durch eine Fraktionierungs-
zelle in Form eines Gehäuses mit einer Düse und einem erfindungjgemäß vorgesehenen Sieb,
Fig.4—7 schematisch erfindungsgemäße Geräte in Form je einer Kombination mehrerer Fraktionierungszellennach Fig.3,
F i g. 8 eine Seitenansicht eines nach F i g. 6 erstellten Gerätes,
F i g. 9 eine Stirnansicht eines Gerätes nach F i g. 8,
Fig. 10 ein Gerät mit mehreren Fraktionierungszellen im wesentlichen nach Fig.3, welche um ein Mittelrohr herum in der in F i g. 11 dargestellten Art angebracht sind, wobei F i g. 11 ein Querschnitt des in F i g. 10 dargestellten Gerätes ist
Das in F i g. 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 14. Eine weitere Kammer 15 erstreckt sich frei durch die Sammelkammer ίί zwischen deren Stirnwänden 11, Boden 16 und Oberseite 18 dieser Kammer 15 sind durch Seiten wände 17 miteinander verbunden. Wahlweise können zwei oder nv^hrere Kammern 15 nebeneinander liegen oder können sich quer siatt 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
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 is: ein Sieb 22 in der oberen Wand 18 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 Spitzenwinkel des verspritzten Flüssigkeitskegels stellt man die Entfernung der Düsen 2( von den zugehörigen Sieben 22 durch Heben oder fjenken 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 Überlauf 24 gleichbleibend gehalten wird, wobei die Höhe des Überlaufs 24 einstellbar ist, was durch die Pfeiie 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 ?S beispielsweise durch einen Überlauf 26 gleichbleibend gehalten, dessen Höhe ebenfalls verstellbar ist, wie durch die Pfeile angedeutet wird.
Beide Kammern 10 und 15 enthaltet je einen geschlossenen Raum 27 bzw. 28 Ober ihrem Flüssigkeitsspiegel 25 bzw. 23. Mit einer Pumpe oder einem Sauggebläse 29 krnn 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 der gegen der Austrittsseite desselben anliegenden Flüssigkeitssäule abhängig und ferner von dem auf diese Säule einwirkenden Gasdruck. In gewissen Fällen kann der auf dieser Flüssigkeitssäule lastende Gasdruck höher sein als der freie Luftdruck (Atmosphärendruck), und dann muB der eintrittseitige Gasdruck am Sieb einen entsprechend höheren Überdruck aufweisen, damit der gewünschte Wert des genannten Druckunterschieds 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 Fig. I und 2, und der Beschaffenheit tier in rlor Fliittipicpit iuiippsrhwpmmtpn Teilchen abhängig. Ist das Gerät an eine Flotationszelle beispielsweise nach F i g. I 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. Wenn die Flüssigkeit gegen die Siebe 22 gespritzt wird, durchdringt eine gewünschte Menge Luft zusammen mit der Flüssigkeit und feineren Teilchen wie Faserteilchen u. ä. 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 Faserflockcn an der Oberfläche der Flüssigkeit ansammeln, entweichen sie über den Rand des Überlaufs 26, während die gereinigte Flüssigkeit durch das Bodenrohr 29' abläuft.
Fig. 3 zeigt eine Fraktionierungszelle in Form eines Gehäuses 30, das hinsichtlich seiner Wirkungsweise der in Fig. 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 K.egelstratils versehen ist. Dieser Hüssigkeitsstrahl tnllt die Unterseite eines Siebes 34, welches aus zwei Siebtüchern und einem Stützgitter bestehen kann.
Über 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 34 leicht herausnehmen. An den Deckel 35 schließt sich ein Ablaufrohr 36 an. das seinerseits entsprechend einer der Fig.4—11 angeschlossen sein kann.
Während des Betriebs bildet sich über dem Sieb 34 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 Fig. 3 dargestellt können in Verbindung miteinander ein erfindungsgemißes Gerat beispielsweise nach irgendeiner der F i g. 4— 11 bilden.
Fig.4 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 34 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 41 zugeführt. In der Leitung 40
!■> ist eine Pumpe 42 und ein nicht gezeigter Druckregler eingeschaltet, wobei letzterer den Druck in der Leitung und damit den austrittscitigen Druck am Sieb regelt.
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F i g. 4 dadurch unterscheidet, daß die oberen Enden der Zellen 30 hinter den Sieben 34 an eine gemeinsame Sammelkammer 43 angeschlossen sind, in welcher der Druck durch eine Saugpumpe 44 und einen nichi dargestellten Druckregier so geregelt wird, daß man an den Austrittseiten der Siebe die gewünschte Einstellung
:') des Drucks erhält. Die mit den feinen Teilchen vermischte Flüssigkeit wird dann einer Flotationszelle 45 zugefügt.
Fig. b zeigt eine andere Bauart, wo die austrittseitigen Leitungen nach den Sieben unmittelbar an eine
in gemeinsame Flotationszelle 46 angeschlossen sind.
F i g. 7 zeigt eine weitere Bauart, bei welcher nach den Sieben 34 die Leitungen an eine gemeinsame Leitung 47 angeschlossen sind. Letztere fühn zu einer Flotationszelle 46, in welcher der Druck mit Hilfe einer
r> Saugpumpe (Unterdruckpumpe) 48 und einem nicht gezeigten Druckregler zwecks Einstellen des gewünschten Drucks an der Austrittseite des Siebes geregelt wird. Fig. 8 zeigt schematisch die bauliche Ausführung eines Gerätes, das aus mehreren nebeneinander
·"' angeordneten Fraktionierungszellen oder -gehäusen 30 besteht. Diese sind über den Sieben 34 an eine gemeinsame Sammelkammer 4b und an den (Jehäuseböden an eine gemeinsame Auslaßleitung 39 angeschlossen.
■>"> In Fig. 10 und 11 sind die Zellen oder Gehäuse 30 kreisförmig um ein mittleres Auslaßrohr 49 herum angeordnet, das sich von einer Sammelkamnier 50 aus erstreckt, in welcher der Flüssigkeitsstand 51 mit Hilfe eines beispielsweise an sich bekannten Standreglers gleichbleibend gehalten wird. Dieser Flüssigkeitss! ndregler kann auch benutzt werden, um den Flüssigkeitsstand in der Kammer nach F i g. 8 gleichzuhalten, d. h. anstatt des dort angedeuteten Überlaufs. Im Gerät nach Fig. 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 49 mitgenommen werden und dann gegebenenfalls in einer anschließenden Flotation ausgenutzt werden können.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Trennen von in einer Flüssigkeit vorhandenen Teilchen unterschiedlicher Größe, bei dem die Flüssigkeit gegen ein Sieb, beispielsweise ein Siebgewebe oder ein gelochtes oder geschlitztes Siebblech, gespritzt wird, wobei zwischen den beiden Seiten des Siebes ein Druckunterschied aufrechterhalten wird, damit die feineren Teilchen zusammen mit einem Teil der Flüssigkeit das Sieb durchdringen, während die gröberen Teilchen vom Sieb zurückgehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß an der Austrittseite des Siebes eine Flüssigkeitssäule aufrechterhalten wird, welche die Austrittseite des Siebes berührt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit im wesentlichen senkrecht nach oben gegen die Unterseite eines waagerechten Siebes gespritzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit im wesentlichen senkrecht nach unten gegen die Oberseite eines waagerechten Siebes gespritzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit gegen die eine Seite eines Siebes gespritzt wird, wdche einen Winkel mit der Waagerechten bildet, und daß die Flüssigkeitssäule an der anderen Seite des Siebes gegen dessen Austrittseite anliegt
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Sieb die mit Feineren Teilchen imd Gas gemischte Flüssigkeit einer Flotai:onskamm:r zum Abschneiden der feineren Teilchen aus der Fluss: -keit zugeführt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer die Flüssigkeit kegelförmig gegen die Eintrittseite eines Siebes spritzenden Düse und Einrichtungen zum Aufrechterhalten eines Druckunterschieds zwischen dem Druck an der Eintrittseite und dem Druck an der Austritlseite des Siebes, so daß ein Teil der die feineren Teilchen enthaltenden Flüssigkeit sowie ein Gas, wie z. ä. Luft, durch das Sieb hindurchtreten, während die gröberen Teilchen vom Sieb zurückgehalten werden, gekennzeichnet durch eine im Betriebszustand der Vorrichtung gegen die Austrittseite des Siebes (18) anliegende Flüssigkeitssäule.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß mehrere voneinander getrennte Gehäuse (30) je eine Drise (33) zum kegelförmigen Verspritzen von Flüssigkeit gegen die Unterseite eines im Gehäuse entfernbar angeordneten Siebes (34) enthalten, daß der über dem Sieb (34) befindliche Teil (35) jedes Gehäuses mit einer Auslaßleitung (36) für mit den feineren Teilchen vermischte Flüssigkeit versehen ist, daß der untere Teil jedes Gehäuses (30) mit einer Auslaßleitung (37) für mit gröberen Teilchen vermischte Flüssigkeit versehen ist, und daß die Auslaßleitungen (36), die von den über den Sieben liegenden Teilen mehrerer derartiger Gehäuse ausgehen, an einen gemeinsamen Sammelbehälter (41; 43; 46; 50) angeschlossen sind
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse (30) in geradliniger Reihe nebeneinander angeordnet sind
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse (30) im Abstand voneinander auf einer in sich geschlossenen, vorzugsweise kreisförmigen linie angeordnet sind
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