DE2310569A1 - Verfahren zur steuerung der minimumbeschickung einer lamellentrennvorrichtung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DR.-ING. WOLFF, H. BARTELS, DR. BRANDES, DR.-ING. HELD Dipl.-Phys. Wolff

R/dö

München 22 2. März. 1 97 THIERSCHSTRASSE 8 TELEFON: (0811) 29 3297

Reg. Nr. 123 878

Rederiaktiebolaget Nordstjernan Stockholm, Schweden

Verfahren zur Steuerung der Minimum-Beschickung einer Lamellentrennvorri chtung

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Minimum-Beschickung oder Minimum-Beladung einer Trennvorrichtung, die praktisch einen oder mehrere Packs praktisch paralleler Plattenteile aufweist, die in bezug auf de Horizontalebene geneigt sind und innerhalb jedes Packs eine Vielzahl von Grund-Trennräumen bilden, von denen jeder unabhängig von den übrigen Grund-Trennräumen zur Auftrennung dient, und die Erfindung betrifft vorzugsweise die Steuerung einer Trennvorrichtung, in welcher die getrennte Phase und die geklärte Flüssigkeit dieselbe Fließrichtung haben.

Eine Lamellen-Trennvorrichtung dieses Typs wird z. B. in der USA-Patentschrift ~\ 494 475 beschrieben. Weisen sowohl die getrennte Phase als auch die geklärte Flüssigkeit die gleiche Fließrichtung auf, so hat dies den Vorteil, daß die Schwerkraft und die Scherkraft der fließenden flüssigen Phase zusammenwirken beim Transport der getrennten Phase längs der Plattenteile. Auf diese Weise ist es daher möglich, einen kleineren Neigungswinkel zur Horizontalebene zu wählen und dadurch die Plattenteile besser auszunutzen und die Vorrichtung kompakter auszugestalten, als dies bei Vorliegen eines größeren Neigungswinkels möglich wäre. Eine wichtige Voraussetzung für die Wirksamkeit einer derartigen Vorrichtung ist ein kontinuierlicher Transnort der getrennten Phase längs der Plattenteile. Dieses zusammenwirkende Prinzip schließt somit auch das Vorliegen einer Minimum-Beschickung oder -Beladung ein, unterhalb welcher ein sicherer Transport der getrennten Phase nicht aufrecht erhalten werden kann. Die Minimum-Beschickung ist eine Funktion des Neigungswinkels in solcher Weise, daß ein größerer Neigungswi 'eel eine geringere Minimum-Beschickung erlaubt. Vom Standnunkr ier Trennung besteht selbstverständlich auch eine obere Grenze "ier Oberfläche der Beschickung.

Bei einer Trennvorrichtung sind jedoch die Änderungen in der Beschickung oftmals so groß, daß die Gefahr besteht, daß sie

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unter die minimale Beschickung abfällt . Eine Vergrößerung des Neigungswinkels mit dem Ziele, dadurch zu verhindern, daß die Beschickung unter die Minimum-Grenze abfällt, würde jedoch im Extremfalle den Vorteil des Zusammenwirkungsprinzips hinfällig machen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe sichergestellt wird, daß die Beschickungsmenge nicht, zumindest nicht längere Zeit, unter die Minimalgrenze abfallt.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung der Beschickung einer kontinuierlich arbeitenden Trennvorrichtung mit praktisch parallelen Plattenteilen, die im Winkel zur Horizontalebene ausgebildet sind und eine Vielzahl von Trenneinheiten bilden, in welchen jeweils unabhängig von den anderen Trenneinheiten eine Trennung stattfindet, vorzugsweise während des Herabfließens von sowohl getrennter Phase als auch geklärter, während des Trennvorganges erhaltener Flüssigkeit, und ferner mit Zuführungen für die zu trennende Flüssigkeit, Ableitungen für die geklärte Flüssigkeit aus jeder Trenneinheit und Ableitungen für die getrennte Phase aus jeder Trenneinheit, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ableitungen für die geklärte Flüssigkeit aus den Trenneinheiten in Abhängigkeit von der Beschickung in solcher Weise zu einem Auslauf für geklärte Flüssigkeit angeschlossen bzw. getrennt werden, daß die Beschickung daran gehindert wird,unter ein vorbestimmtes Niveau abzufallen.

Die Erfindung wird durch die beigefügte Zeichnung näher erläutert, in der darstellen:

Fig. 1 : eine Seitenansicht nur eines Plattenteilpacks für eine" Sedimentationsvorrichtung,

Fig. 2 : eine Flächenansicht des Plattenteilpacks gemäß Fig. 1,

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Pig. 3 » 4 und 5: einen Plattenteil in Flächenansicht bzw. Seitenansicht bzw. als Teilansicht längs der Schnittlinie V-V in Fig. 3,

Fig. 6 : den oberen Teil eines in eine Sedimentationsvorrichtung eingesetzten Plattenteilpacks im Schema,

Fig. 7 ϊ eine schematische Ansicht längs der Schnittlinie VII-VII in Fig. 6,

Fig. 8,9 und 10: Diagramme einer die Erfindung erläuternden Ausführungsform,

Fig. 11: eine Seitenansicht und eine Flächenansicht eines Einsatzes gemäß einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 12: ein Diagramm der Verfahrensdurchführung an verschiedenen parallelen Plattenteilpacks und

Fig. 13 bis 16: eine Vorrichtung zur Öffnung bzw. Schließung der Verbindung zwischen parallelen Packs gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung.

Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Plattenteilpack weist eine Vielzahl von Plattenteilen 1 auf, die in einen Rahmen 2 eingesetzt sind. Benachbarte Plattenteile bilden Grund-Trennräume oder -einheiten, in denen jeweils unabhängig von den anderen Trenneinheiten eine Trennung stattfindet. Jede Trenneinheit ist mit einer Zentralleitung 3 ausgestattet, die als Auslaß für die geklärte Flüssigkeit dient und sich von der Stelle unmittelbar unter dem Knick 4 bis hinauf über den Rahmen erstreckt. Eine Vielzahl der gezej^en Leitungen links in der Figur münden auf gleicher Höhe, wie durch die strichpunktierte Linie 5 angezeigt, wohingegen andere Leitungen allmählich ansteigen in der Höhe in Richtung nach rechts in der Figur. Die-

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ser Anstieg in der Höhe kann wahlweise auch stufenweise erfolgen, so daß eine bestimmte Anzahl von Leitungen auf das gleiche Niveau münden. Als weitere Alternative kann eine Anzahl der Zentralleitungen am niedrigsten und am gleichen Niveau enden und der Anstieg in der Höhe nach den Seiten erfolgen entweder in einer gleichförmigen oder ungleichförmigen Art und Weise. Auch andere Möglichkeiten der Anordnung der Leitungen auf unterschiedliche Niveaus sind verwendbar.

Eine Trenneinheit ist in den Figuren 3 bis 5 dargestellt, in denen auch die Lage und Ausgestaltung der Zentralleitung im Detail veranschaulicht wird. Bei der Sedimentation fließt die getrennte Phase nach unten aus (Pfeil B) durch den Auslaßteil 6a der Trenneinheit, wohingegen die geklärte Flüssigkeit über 6b (Pfeil A) gesammelt wird zentral zur Leitung 3 und oben fließt und durch das Mundstück abfließt. Diese Figuren zeigen auch Flußstabilisierleisten 7.

Die Figuren 6 und 7 zeigen schematisch den oberen Teil eines Plattenteilpacks mit der Auslaßleitung 3. Das Niveau der zu reinigenden Suspension ist mit 8 bezeichnet und das Niveau der gereinigten Lösung ist mit 9 bezeichnet. Die gereinigte oder geklärte Lösung fließt über die Überlaufkante 10 ab. Die Auslaßleitungen 3 für die geklärte Flüssigkeit münden in einen Abflußkanal 11, dessen Boden mit 12 bezeichnet ist.

Die Erfindung kann am besten an Hand eines Beispiels erläutert werden unter Bezugnahme auf die Figuren 6 und 7 und die in den Figuren 8 bis 10 wiedergegebenen Diagramme. Die Vorrichtung oder der Plattenteilpack mit der dargestellten Ausführungsform umfaßt 50 Trenneinheiten und demzufolge 50 Auslaßleitungen 3. Zur klareren Darstellung ist jedoch in der Zeichnung eine geringere Anzahl von Trenneinheiten und Leitungen gezeigt.

In den Figuren bedeuten:

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Δ ρ den Druckabfall über ,"jede Trenneinheit in Metern h die Wassertiefe im Auslaßkanal 11 in Metern

Y die sogenannte Oberflächenbeschickung des Plattenteilpacks in m-yh/m » d. h. m/h und

Q die Beschickung des Plattenteilpacks in

Die hydraulischen Charakteristika für jede Trenneinheit sind in Pig. 9 dargestellt durch den Druckabfall als Punktion der Oberflächenbeschickung, und für den Auslaßkanal in Pig. 10 durch die Wassertiefe als Funktion der Beschickung.

Der Beschickungsbereich für die Vorrichtung beträgt 25 bis 150 nr/h· ^Die Minimum-Beschickung für die Suspension gemäß der Ausführungsform beträgt 0,6 m/h und die Fläche ist 2,4 m , was einer Beschickung für jede Trenneinheit von 1,44 m /h entspricht. Bei 25 mvh brauchen daher nur 17 Trenneinheiten verbunden zu werden, wie in Fig. 6 gezeigt (Trenneinheiten 1 bis 17» verwiesen sei auch auf Pig. 11).

Beträgt das Niveau der zu reinigenden Suspension H Meter über dem Boden 12 des Kanals 11, so ist H = h + Δρ, wie sich aus Pig. 6 ergibt. Aus den Diagrammen der Figuren 9 und 10 ist abzuleiten, H = 0,085 + 0,010 = 0,095 m.

Bei der Oberflächenbeschickung 0,6 m/h und wenn alle 50 Trenneinheiten in Betrieb sind, ist Q = 72 mvh. In diesem Falle ist H = 0,133 + 0,010 = 0,143 m.

Zur Erzielung des erforderlichen Beschickungsgleichgewichts müssen daher die Auslaßleitungen 3 der ersten 17 Trenneinheiten über dem Niveau 50 mm im Auslaßkanal 11 austrete^, d. h. dem Niveau der Überlaufkante über dem Boden 12 des Kanals 11.

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Die 18. Leitung muß 95 mm über dem Boden des Kanals austreten und danach muß das Niveau kontinuierlich ansteigen auf 133 nun für die 50. Auslaßleitung 3 (vgl. Fig. 6). Es ist festzustellen, daß der Anstieg (133 - 95 = 38 mm) den Druckabfall (10 ram) wesentlich übersteigen muß. Dies verkürzt die Zeit, während welcher jede Trenneinheit in der Gruppe zwischen 18 und 50 unter 0,6 m/h abfällt, wenn der Fluß im Bereich von 25 bis 72 mV erfolgt·

Die Höhe der Auslaßleitungen 3 kann ebenfalls, wie oben angezeigt, in Stufen ansteigen in solcher Weise, daß z. B. jede Sektion 3 Auslaßleitungen gleicher Höhe umfaßt. Die Sektionen dürfen jedoch nicht zu groß sein, weil andernfalls das System hydraulisch unausgeglichen werden kann bei langsamen Beschickungsänderungen. Erfolgen die Änderungen der Beschickung in Stufen, so kann auch die Höhe der Auslaßleitungen stufenweise geändert werden. Statt die Trenneinheiten mit Auslaßleitungen unterschiedlicher Vorsprunglänge auszustatten, ist es, wie oben ebenfalls bereits erwähnt, möglich, den Auslaßkanal mit einem Einsatz solchen Typs zu versehen, wie er z. B. in Fig. 11 veran— · schaulicht ist, wobei ein derartiger Einsatz Auslässe an "unterschiedlich ausgewählten Niveaus schafft.

Eine Trennvorrichtung des angegebenen Typs kann verschiedene Packs oder Gruppen von Packs umfassen, die z. B. einen gemeinsamen Auslaßkanal aufweisen. In einem solchen Falle kann die Beschickungssteuerung bewirkt werden durch eine angepaßte Dämmung zwischen dem Kanal des betreffenden Packs, gegebenenfalls in Kombination mit einer unterschiedlichen Druckabfallfunktion Δρ = f(Y) für die Trenneinheiten in den unterschiedlichen Packs und/oder unterschiedliche hydraulische Charakteristika der verschiedenen Kanäle. Eine derartige Vorrichtung mit verschiedenen Packs wird weiter unten anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf Figur 12 erläutert.

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Die Lamellen-Trennvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform umfaßt 6 parallele Packs, von denen jeder 35 Trenneinheiten aufweist. Die Minimum-Beschickung pro Pack gemäß dieser Ausführungsform beträgt 50 m /h. Der Beschickungsbereich der Vorrichtung ist 100 bis 700 vcr/ϊι.

Bei der niedrigsten Beschickung müssen daher nur 2 Packs verbunden werden. Pig. 11 macht durch eine Endansicht das Niveau in der Einlaßzone deutlich bei einer versch»iedenen Anzahl von miteinander verbundenen Plattenteilpacks.

Die Plattenteilpacks können verbunden und wieder getrennt werden, beispielsweise durch einen Niveauanzeiger in der Zuleitung, welcher motorgetriebene Abdeckteile zwischen dem Auslaßkanal jedes Packs in einen Auslaßkanal, der allen Packs gemeinsam ist, steuert.

Eine typische geeignete Verbundsequenz bei zunehmender Beschickung ist z. B., bezogen auf Pig. 12, die folgende:

Niveau miteinander verbundene Packs

<173	1,2	4	5
173	1,2,3	4,	5,6
177	1,2,3,	4,
181	1,2,3,
185	1,2,3,

Das Niveau in der Zuführzone folgt der gestrichelten Linie in
Pig. 12. Die Trennung der Packs bei abnehmender Beschickung
erfolgt im Beispiel der Reihenfolge wie folgt:

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Niveau Pack

165-Ä 6

156-4 5

147- 6 4

133-4 3

A bezeichnet hier einen bestimmten Hysteresiseffekt, der zur Erzielung der Stabilität erforderlich ist.

Das Abdeckmittel kann auch manuell gesteuert werden auf der Basis von Niveau- oder Fließanzeigen.

Eine weitere Möglichkeit der Abdeckkontrolle ist die Installation selbsteinstellender Abdeckmittel solchen Typs, wie er z. B. in den Figuren 13 bis 16 dargestellt ist. Eine derartige Abdeckvorrichtung weist einen Behälter 13 auf, der mit zwei Leitungen I4 und 15 und einer Entladungsleitung 16 geringerer Dimension als derjenigen der Leitungen 14 und 15 ausgestattet ist. Die Abdeckung ist drehbar gelagert bei 18 und mit einem Gegengewicht 17 versehen. Wahlweise kann auch z. B. eine Feder in geeigneter Weise angeordnet sein. Die Leitungen 14 und 15 sind mit vertikal einstellbaren Stutzen 19 bzw. 20 ausgestattet. Ist das Niveau 9 im Auslaßkanal des Packs über das Hundstück 19 der Leitung 14 angestiegen, entsprechend einem Niveau für die Minimalbeschickung des Plattenteilpacks, so wird der Behälter 13 gefüllt und kippt in die in Fig. 14 dargestellte Stellung um. Der Plattenteilpack beginnt nun zu arbeiten und das Niveau im folgenden Plattenteilpack beginnt zu steigen, falls die Beschickung im gesamten System weiterhin ansteigt. In der Abdeckvorrichtung im nächstfolgenden Plattenteilpack oder in einem auf diesen folgenden Pack befindet sich der Rohrstutzen 19 in einer Höhe, die etwas höher liegt als im dargestellten Pack, usw. Bei ansteigender Beschickung wird daher eine zunehmende Anzahl von Plattenteilpacks angeschlossen, wie

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dies durch die gestrichelte Linie in Fig. 12 angezeigt wird. Die Figuren 15 und 16 zeigen, wie die Abdeölvorrichtung oder der Deckel zurückschwingt bei Beschickungen, die zu einer Minimal-BeSchickung zurückkehren, was einem Niveau gleicher Höhe entspricht, wie es der Stutzen 20 auf der Ausflußleitung 15 hat, so daß der betreffende Plattenteilpack abgeschaltet wird. Ist das Niveau im Auslaßkanal für einen Plattenteilpack unterhalb den Leitungsstutzen 20 abgefallen, so fließt die Flüssigkeit im Behälter 13 durch die Leitung 16 aus und die Abdeckvorrichtung schwenkt zurück in die in Pig. 15 darge stellte Stellung, wo sie nachfolgende Plattenteilpacks blokkiert.

Die im obigen Einleitungsteil erwähnte Minimum-Beschickung ist eine Funktion des Neigungswinkels. Wird zur Reinigung ei ner bestimmten Oberfläche Wasser mit FeCl,-Flocken getrennt, so gelten z. B. die folgenden Beziehungen:

Ql	Minimum- Beschickung m/h
55°	0
45°	0,25
40°	0,4
35°	0,6

cos Ot-

geometrischer Effektivitätsgrad

0,57 0,71 0,77 0,82

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Claims (6)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Steuerung der Beschickung einer kontinuierlich arbeitenden Trennvorrichtung mit praktisch parallelen Plattenteilen, die im Winkel zur Horizontalebene ausgebildet sind und eine Vielzahl von Trenneinheiten bilden, in welchen jeweils unabhängig von den anderen Trenneinheiten eine Trennung stattfindet, vorzugsweise während des Herabfliessens von sowohl getrennter Phase als auch geklärter, während des Trennvorganges erhaltener Flüssigkeit, und ferner mit Zuführungen für die zu trennende Flüssigkeit, Ableitungen für die geklärte Flüssigkeit aus jeder Trenneinheit und Ableitungen für die getrennte Phase aus jeder Trenneinheit, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungen für die geklärte Flüssigkeit aus den Trenneinheiten in Abhängigkeit von der Beschickung in solcher Weise zu einem Auslauf für geklärte Flüssigkeit angeschlossen bzw. getrennt werden, daß die Beschickung daran gehindert wird, unter ein vorbestimmtes Niveau abzufallen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geklärte Flüssigkeit nach oben fließen gelassen wird zu dem Auslauf, der sich im Abstand vom Abwärtsfluß befindet,

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Betrieb befindliche Vorrichtung kontinuierlich in solcher Weise betrieben wird, daß ein freies Niveau an Flüssigkeit in der Vorrichtung aufrecht erhalten wird oberhalb dem Niveau an geklärter Flüssigkeit im Auslaß.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3 zur Steuerung der Beschickung einer kontinuierlich arbeitenden Trennvorrichtung mit praktisch parallelen Plattenteilen, die im Winkel zur Horizontalebene ausgebildet sind und zwischen-einander eine Vielzahl von Trenneinheiten

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bilden» in welchen jeweils unabhängig von den anderen Trenneinheiten eine Trennung stattfindet» md femer mit Zuführungen für die zu trennende Flüssigkeit, Ableitungen in jeder Trenneinheit für die E&tladung der getrennten Phase in einen ersten Aufnahmebehälter und Ableitungen in ,jeder Trennvorachtung für die Sitladung der geklärten Flüssigkeit in einen zweiten Aufnahmebehälter, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei dieser Ableitungen für die geklärte Flüssigkeit in den zweiten Aufnahmebehälter an unterschiedlichen vertikalen Niveaus münden«

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Aufnahmebehälter ein Kanal ist, der oberhalb der Trenneinheiten angeordnet ist und sich quer zu den Trenneinheiten erstreckt, und daß jede Ableitung für die geklärte Flüssigkeit eine Leitung aufweist, die sich in der betreffenden Trenneinheit von dem Niveau, an welchem die geklärte Flüssigkeit abgezogen wird, bis hinauf zu dem Kanal erstreckt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichne-t, daß mindestens zwei dieser Vorrichtungen in Reihe geschaltet sind und Abdeckungen zwischen den zweiten Aufnahmebehältern der in Reihe geschalteten Vorrichtungen vorgesehen sind, die das Anschließen und Abschalten der Aufnahmebehälter in Abhängigkeit von der Beschickung automatisch bewirken.

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