DE2323996A1

DE2323996A1 - Geraet und verfahren zum absondern der traegerfluessigkeit von in ihr suspendierten teilchen

Info

Publication number: DE2323996A1
Application number: DE2323996A
Authority: DE
Inventors: Lester Porter Berriman
Original assignee: Dresser Industries Inc
Current assignee: Dresser Industries Inc
Priority date: 1969-12-15
Filing date: 1973-05-09
Publication date: 1974-01-03
Also published as: JPS4963062A; FR2187390B1; DE2323996C2; CA1016471A; JPS5858144B2; US3879286A; FR2187390A1; AU5579073A; US3669879A; GB1440592A; CA1048419A

Description

ET-69-1 CIP DRESSER INDUSTRIES, INC. , Dallas/Texas - USA.

Gerät und Verfahren zum Absondern der Trägerflüssigkeit von in ihr suspendierten Teilchen

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Geräte zum Absondern einer Flüssigkeit von in ihr suspendierten Teilchen.

Es gibt viele Anwendungen, bei denen es notwendig ist, eine Trägerflüssigkeit wie Wasser von mikroskopischen Teilchen zu trennen, die in einer Suspension in ihr gehalten werden. In vielen Fällen bestehen diese Teilchen aus einem Material, das dichter als die Flüssigkeit ist. Die Teilchen können aber auch so klein sein, daß sie aus der Flüssigkeit nicht leicht ausgesondert werden können. Ein allgemein bekanntes Verfahren ist das Mikrodurchsieben oder Mikrofiltern, wobei die Flüssigkeit zusammen mit den Teilchen an einer Seite eines Siebes angelegt wird, das sehr kleine Öffnungen oder Poren besitzt. Wenn die auszusondernden Teilchen sehr klein sind, dann muß ein äußerst feines Sieb verwendet werden. Solche Siebe sind nicht nur teuer, sondern auch auf Arbeitsweisen

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begrenzt, bei denen nur eine sehr niedrige Konzentration von Feststoffen sich in der Flüssigkeit befindet, z.B. nur einige hundert Teile pro einer Million. Bei einer höheren Konzentration von Feststoffen versuchen Teilchen, die zu groß sind, um durch das Sieb hindurch- zu kommen, sich in den Löchern des Siebes festzusetzen und es zu verstopfen bzw. "blind" zu machen.

Bei der Beschreibung wird auf die Hauptanmeldung P 22 2o 328-7 bezug genommen. Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren und ein Gerät zum Trennen einer Flüssigkeit von in Suspension in ihr gehaltenen Teilchen mit höherer Dichte als die der Flüssigkeit entwickelt worden, das eine höhere Durchsetzflüssigkeitsrate pro Flächeneinheit des Siebes zuläßt und die Durchsetzrate über eine längere Zeit als bisher hält. Das Gerät enthält ein drehbar angeordnetes Gestell und ein am Gestell befindliches Sieb und verläuft von der Drehachse des Gestells aus in allgemein radialer Richtung. Eine Zuführleitung führt die Flüssigkeit mit den in ihr suspendierten Teilchen entlang einer ersten Fläche des Siebes, während eine Filtratleitung die Flüssigkeit mit einer hohen Konzentration von Teilchen abführt, die durch das Sieb hindurchgehen, und eine Konzentratleitung führt die Flüssigkeit mit der hohen Konzentration der Teilchen ab, die an der ersten Siebfläche entlang geführt werden, ohne durch das Sieb hindurch zu gehen. Das Gestell wird so rasch gedreht, daß an die Flüssigkeit und die Teilchen eine sehr hohe Zentrifugalkraft gelegt wird, so daß sie sich am Sieb entlang bewegen. Die Zentrifugalkraft drückt die Teilchen %us der Flüssigkeit in einer radial nach außen weisenden Richtung heraus, so daß die größere Kraft an den Teilchen diese radial nach außen drückt und nicht durch das Sieb hindurch. Auch Teilchen, die viel kleiner als die Löcher im Sieb sind, versuchen eher, nach außen zu laufen als durch das Sieb zu fließen.

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Dies ergibt einen sehr geringen Aufbau von großen Teilchen am Sieb, der dieses verstopfen und die Durchsetzrate verringern würde. Die Kombination der Zentrifugalwirkung zusammen mit der Verwendung eines Siebes, das hauptsächlich senkrecht zu der radial nach außen gehenden Strömung ausgerichtet ist, ergibt einen größeren Fluß gefilterter Flüssigkeit, als es bisher bei Very/endung entweder der Zentrifugaltrennung oder der Siebung durch ein stationäres oder ein nur langsam sich bewegendes Sieb möglich war.

Die neuartigen Merkmale der Erfindung werden in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben. In diesen ist:

Figur 1 ein Schnitt in Draufsicht eines Filters oder Durchsetzgerätes nach der Erfindung;

Figur 2 eine Ansicht, gesehen an der Linie 2-2 der Fig. 1;

Figur 3 eine vergrößerte Ansicht an der Linie 3-3 der Figur 2;

Figur 4 eine vergrößerte Ansicht von Teilchen und einem Teil des Siebes nach Figur 1;

Figur 5 ein einfaches Blockdiagramm der. Trennanlage nach der Erfindung;

Figur 6 ein Schnitt des oberen Teils eines Filtergerätes nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ;

Figur 7 eine Ansicht an der Linie 7-7 der Figur 6;

Figur 8 ein ausgebrochener Teil eines Siebaufbaues des Gerätes nach Figur 6; und

Figur 9 ein Seitenschnitt eines Fi]tergerätes nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Durchsetz- oder Siebgerät, das ein Gestell 1o mit einer Welle 12 enthält, die sich

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in Lagern 14 dreht und durch den Motor 16 angetrieben wird. Die Welle 12 ist hohl und besitzt einen Zuführeingang 15, durch den eine Flüssigkeit gepumpt wird, die aus einer Trägerflüssigkeit, z«B. Wasser, und Teilchen aus einem Material mit einer höheren Dichte als die der Trägerflüssigkeit besteht, oder in anderen Worten von größerem spezifischen Gewicht ist, so wie es üblicherweise bei Abwasser der Fall ist. Die Flüssigkeit geht durch einen Durchgang 2o in der Welle hindurch und tritt aus den Öffnungen 22 aus. Das Gestell 1o hält mehrere Siebeinrichtungen 24, die radial zwischen der Welle 12 und einer diese umgebende Wandung 26 des Gestells verlaufen und deren Flächen sowohl axial als auch radial liegen. Leitwände 27 dichten die radialen Innenteile der Siebe gegen die Flüssigkeitsströmung ab. Jede Siebeinrichtung enthält zwei Siebe 28 und 3o, je eines an jeder Seite eines Trägers 32. Die Flüssigkeit strömt in die Durchgänge 34, die sich zwischen den Sieben verschiedener Siebeinrichtungen und den Wandungen 26 des Gestells befinden. Ein großer Teil der Trägerflüssigkeit geht durch die Siebe 28 und 3o hindurch und verläuft dann entlang dem Träger J2, der mehrere Durchgänge aufweist, an denen die Trägerflüssigkeit entlang geführt wird. Die Trägerflüssigkeit oder das FiItrat aus den Auslässen 38 gelangt in Filtersainmelrohre und -leitungen 4o und kann für die Verwendung rein genug sein oder einem weiteren Reinigungsgerät zugeführt werden. Die Flüssigkeit im Durchgang 34-, die nicht durch die Siebe hindurchgeht, wird in einer Konzentratleitung 42 gesammelt, die zu einem weiteren Durchgang 44 in der V/elle und zu einem Konzentratauslaß 46 führt. Dieses Konzentrat, das Trägerflüssigkeit mit einem höheren Anteil von Teilchen als die zugeführte Flüssigkeit enthält, kann einer weiteren Behandlung ausgesetzt werden. In Fällen, in denen die Teilchen keinen Wert besitzen, kann das Konzentrat so behandelt werden, daß eine zusätzliche Trägerflüssigkeit entfernt wird,

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so daß sich ein fester Abfall ergibt, der leicht abgesetzt werden kann.

Figur 3 zeigt einen Teil eines Siebaufbaues 24 mit dem Träger 32, der die Siebe 28 und 3o hält. Der Träger 32 enthält eine rückwärtige Platte 5o mit Rillen 52, die am Gestell radial verlaufen und das Filtrat ableiten, das durch die Siebe hindurchgegangen ist. Zwei große Maschensiebe 54 liegen zwischen der Platte 5o und den feinen Sieben 28 und 3o und ergeben einen gleichmäßigeren Träger für die Feinmaschensiebe. Die Flüssigkeit, die durch die Siebe hindurchgeht, wird rasch durch die Filtratleitungen 36 gedruckt, weil ein kleines Druckdifferential an den Sieben gehalten wird. Dieses Druckdifferential besteht während der Drehung des Gestells, weil der FiItratausiaß 38 von der Drehachse 56 weiter entfernt ist als der Konzentratauslaß 46.

Die Lage des FiItratauslasses zum Konzentratauslaß 46 bestimmt das Druckdifferential am Sieb (bei einer gegebenen Drehgeschwindigkeit und einem gegebenen Durchmesser des Gestells). Wenn das Filtrat an oder nahe bei der drehachse entfernt werden soll, kann eine Hochdruckpumpe vor dem Eingang 18 an die Zuführflüssigkeit angelegt werden, die den Einlaßdruck erhöht. Bei Sieben mit großen Poren reicht ein sehr kleines Druckdifferential aus, während bei einem Ultrafilter ein sehr hohes Druckdifferential notwendig ist.

r 4 zeigt das Verfahren nach der ßrfindung, wo die Teilchen 6o und 62 vom Sieb 3o abgewiesen werden, während die Trägerflüssigkeit durch das Sieb hindurchgeht. Wenn sich das Gestell oder der Korb dreht, versucht die zugef uhr te Flüssigkeit eait, der Trägerflüssigkeit und den Teilchen -.'/egeii des Druckdifferenbials am Sieb 3o durch das

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Sieb 3o zum Filtratauslaß zu fließen. Diese Strömung durch das Sieb ergibt, daß die Teilchen 60 und 62 und die Trägerflüssigkeit zum Sieb 3o gezogen werden. Wenn das Gestell sich nicht rasch dreht, würde das Sieb 3o ähnlich wie ein gewöhnliches ortsfestes Sieb wirken, wobei die Teilchen 60 kleiner als die öffnungen im Sieb zunächst durch dieses hindurchgehen, während die' Teilchen 62 größer als die Löcher im Sieb von diesem angehalten werden würden. Bei einem gewöhnlichen ortsfesten Sieb "beginnen die größeren Teilchen die Poren zu verstopfen, so daß die wirksame Siebgröße verkleinert wird und somit auch kleinere Teilchen angehalten werden. Die Strömungsgeschwindigkeit nimmt somit auch ab und die Verstopfung durch progressiv kleiner werdende Teilchen dauert an, so daß die Strömungsgeschwindigkeit durch das Sieb eventuell auf einen sehr kleinen V/ert herabgesetzt wird und das Sieb somit gereinigt werden muß. Bei den bekannten Siebverfahren wird eine hohe Strömungsgeschwindigkeit an der Siebfläche gehalten, um einige große Teilchen zu verdrängen. Bs ergibt sich aber noch eine beachtliche Verstopfung. Dies geschieht zum Teil, weil die Geschwindigkeit der Flüssigkeit in einer Richtung an der Siebfläche auf einen kleinen Wert nahe der Siebfläche abnimmt, so daß es dort nur eine sehr kleine Strömungskomponente gibt, die das Entfernen der Teilchen an der ßiebfläche unterstützt, damit sie im Sieb nicht aufgenomraen werden können. Nach der Erfindung wird jedoch eine Zentrifugalkraft gleichmäßig an die Teilchen gelegt, die sie an das Sieb drängt und nicht in ihm ablagert oder auch durch dieses hindurchführt. Diese Kraft wird an die Teilchen voll angelegt, auch an die Siebfläche.

Figur 4· zeigt zwei Kraftkomponenten, die an den Teilchen 60 wirken, einschließlich der reinen Zentrifugalkraft, die durch den Pfeil Jo dargestellt ist (die Zentrifugalkraft an den Teilchen abzüglich der "Auftriebs"-Kraft

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der umgebenden Flüssigkeit), und der Flüssigkeitszugkraft, die durch den Ffeil 72 dargestellt ist. Die Resultierende dieser beiden Kräfte ist durch den Pfeil 74-dargestellt. Die reine Zentrifugalkraft 7o, die sich von der Drehachse des Gestells aus radial verläuft, wird an die Teilchen mit einem höheren spezifischen Gewicht als die umgebende Trägerflüssigkeit 64- angelegt. Der ganze Durchgang 34- wird mit der Flüssigkeit angefüllt, so daß nur die V/irkungen der Zentrifugalkräfte an der Trägerflüssigkeit 64- einen höheren Druck liefern. Das Teilchen 6o, mit einem höheren spezifischen Gewicht als die Trägerflüssigkeit 64-, versucht, sich in einer nach außen verlaufenden Richtung abzusetzen, weil die nach außen drängenden Zentrifugalkräfte größer als die "Auftriebs "-Kräfte der Trägerflüssigkeit sind. Aber die durch die rasche Drehung des Gestells erzeugte Kraft kann viele Male größer als die durch die Schwerkraft erzeugte" sein, so daß eine große Kraftkomponente 7 ο die Teilchen radial nach außen drängt. Die resultierende Kraft 7^ des Teilchens kann dieses nur sehr langsam zum Sieb drängen oder kann es auch vom Sieb weg drücken, wobei die Mittellinie 77 des Durchganges 34- vom Sieb 3o aus verläuft. Manchmal kann ein hoher Anteil an Teilchen das radiale Außenende des Durchganges 34- vor dem Schirm 3o erreichen, so daß diese Teilchen in der Konzentratleitung 4-2 abgeleitet werden. Demnach werden auch feine Teilchen, die kleiner als die Poren des Siebes sind, abgewiesen. Es kann somit ein großes Sieb 3o verwendet werden, um einen hohen Durchfluß zu erzielen, und auch die Konzentration der feinen Teilchen wird verringert.

Daß große Zentrifugalkräfte an den Teilchen wirken, bedeutet, daß große Teilchen 62 eine geringere Tendenz besitzen, das Sieb zu verstopfen. Ohne die Zentrifugalkraftkomponente 76 am Teilchen 62 würde nur die an ihm

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wirkende Kraft bestehen, da die Trägerflüssigkeit 64-durch das Sieb hindurchgeht und das Teilchen gegen das Sieb drückt, wo es die Siebporen verstopfen könnte. 7/ie bereits erwähnt, trifft dies zu, auch wenn ^T.Vasser sich sehr rasch parallel zur Vorderseite JoF des Siebes bewegt, weil die Geschwindigkeit des Wassers parallel zur Siebfläche sich auf einen niedrigen Wert an den Stellen verringert, die sich sehr nahe der Schirmflache befinden. Die Zentrifugalkraftkoinponente 76 wird somit auch sehr nahe am Sieb auf einem hohen Wert gehalten, so daß &±& das Teilchen 62 stets in eine radiale Eichtung gezogen wird, so daß es sich weniger stark in das Sieb zu bewegen versucht und sieh dort absetzt. Eine Verstopfung des Siebes wird somit verhindert und eine hohe Durchflußrate kann über eine lange Zeit gehalten werden.

Im allgemeinen müssen die Siebeinrichtungen schneller als mit einer Minimalgeschwindigkeit gedreht werden, um einex erheblich bessere Filterung als mit einem ortsfesten Sieb zu erhalten« Dies geschieht, weil eine bestimmte minimale Zentrifugalkraft oder "g"-Kraft zum Erlangen einer scharfen Trennung von Flüssigkeit und Teilchen notwendig ist, die kleiner als die Siebporen sind, und/oder um ein Verstopfen des Siebs zu verhindern. Selbstverständlich hängt die zum Erreichen einer bestimmten g-Kraft notwendige Geschwindigkeit an den Siebflächen vom radialen Abstand des Siebs von der Drehachse ab. Die g-Kraft im innersten Siebgebiet soll bei mindestens 6o g liegen (d.h. 6o mal die Schwerkraft) und vorzugsweise bei mindestens 12o g. Das innerste radiale Siebgebiet kann bis dicht an die Welle vergrößert werden, so daß die Kraft g kleiner als die Kraft ist, die mindestens zum Reinigen oder zum scharfen Absondern von Teilchen aus der Flüssigkeit bei normaler Arbeitsgeschwindigkeit notwendig ist. Wenn das innerste Siebgebiet zunächst kleinere Teilchen hindurchgehen läßt, aber größere Teilchen das Sieb verstopfen, nimmt die

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wirksame JPorengröße ab, bis keine Flüssigkeit oder keine Teilchen durch das Siebgebiet hindurchgehen.

Figur 5 zeigt eine Anlage, die zum Reinigen einer Flüssigkeit verwendet werden kann, bei der die Trägerflüssigkeit durch leichteres suspendiertes Material, z.B. öl, wie auch durch schwereres suspendiertes Material verschmutzt ist. Wenn die Zuführflüssigkeit unmittelbar an das sich drehende Gestell der Figuren 1 bis 4 angelegt wird, kann das leichtere Material nicht nur durch die Siebe hindurchgehen, sondern sie auch verschmutzen. Beispielsweise kann öl einen Film auf dem Sieb bilden, der die Poren verstopfen und sich auch an den Teilchen halten kann. Um ein solches Verschmutzen zu verhindern, wird die ursprüngliche Zuführflüssigkeit durch einen Extraktor 8o für leichtes Material geführt, der leichtes Material entfernt. Es sind viele solche Extraktoren bekannt, z.3. solche, die Chemikalien zum Zusammenfassen leichten Materials wie öl verwenden. Die restliche Zuführflüssigkeit mit praktisch nur der Trägerflüssigkeit und den Teilchen größerer Dichte als die der Trägerflüssigkeit geht dann durch eine Leitung 82 zu einem Extraktor 84 für schwere Teilchen, der das rotierende Gestell nach den Figuren 1 bis 4 enthalte

Figur 5A zeigt eine Trennvorrichtung nach der Erfindung mit einem anderen Aus-führungsbeispiel zum Trennen sowohl schwerer als auch leichter Materialien von der Trägerflüssigkeit in ein und derselben Maschine. Das Gerät ist dem der Figuren 1 bis 5 ähnlich, ausgenommen eine zusätzliche leitung I3o f'^r leichtes Material zum Ableiten von Material niedrigen spezifischen Gev/ichts, wie z.B. öl. Die Flüssigkeit aus der Trägerflüssigkeit und den dichteren Teilchen als rliese tritt in ein .Rohr 132 ein. Die Zuführflussigkeit geht durch eine rotierende Dichtung 134 zur .'/eile 136 und durch Auslässe 138, die radial von der

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7/elle entfernt angeordnet sind. Das leichte Material gelangt nach innen oder "schwimmt" zur Welle und in Einlasse 14o, die mit der Leitung 13o für die leichten Materialien verbunden sind. 7/ie beim Gerät nach Figur 1 fließt die Trägerflüssigkeit durch die Siebe 28 und 3o und durch den Filtratauslaß 38, während das Konzentrat aus Trägerflüssigkeit und einem hohen Anteil von dichten Partikeln durch den Konzentratdurchgang 44 ausfließt»

Die Figuren 6 und 7 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das ein rotierendes Gestell mit scheibenähnlichen Gebilden 92 verwendet, die in senkrecht zur Rotationsebene verlaufenden Ebenen liegen, daiiit ein sehr großes Siebgebiet in einem rotierenden Gestell gegebener Größe verwendet werden kann. Das Gerät enthält eine 7/elle 94, die die Zuführflüssigkeit aus der Trägerflüssigkeit und den dichteren Teilchen als diese zu den Durchgängen führt, die sich zwischen zwei Siebgebilden 92 befinden. Die Zuführflüssigkeit gelangt weiter radial von der 77elle aus nach außen, wobei die Trägerflüssigkeit sich durch die Siebe der Gebilde 92 zur FiItragleitung 98 bewegt, die zum Filtratauslaß 1oo führt. Die Teile der Zuführflüssigkeit, die nicht durch die Siebe in die Konzentratleitung 1o2 gelangen, werden zum Durchgang 1o4 in der ./elle geführt, von dem das'Konzentrat abgenommen wird. Jedes Siebgebilde 92 ist so aufgebaut, wie es Figur 8 zeigt» Das Gebilde enthält eine Trägerplatte 1o6 nit Einschnitten. 1o8 an jeder Seite. In diesen ist eine Trägerplatte 11o gelagert. Bin Feinsieb 112 liegt über jedem trägersieb»

Figur 9 zeigt ein noch weiteres Sieb- oder Filtergerät₅ das dem nach den Figuren 6 bis 8 ähnlich ist ^ ansgenonimen, daß jedes Gebilde 114 ein konisches anstatt sin. flaches Sieb besitzt. Die Verwendung der Gebilde mirc konischem Sieb ergibt Durchgänge 115_ς bei denen die Zufüfcrflüssig-= keit entlang der -"/"orderseil"® dsr Oiesf- ili?--ßv- dis Ίέ.

3 G 98 δ Ti/G V ei:

Querschnitt an weiter von der Rotationsachse des Gestells entfernten Stellen ständig größer wird. Wie "bei dem Gerrit nach den Figuren 1 "bis 4 kann die reine oder die resultierende Kraft an den Teilchen diese von den Sieben wegdrängen, anstatt nur eine große Kraftkomponente an der Siebfläche ergehen. Auch beim Gerät nach Figur 9 werden die Teilchen an der Giebflache durch Zentrifugalkräfte vom Sieb weg gedrängt. Dies ist besonders zweckmäßig, wenn das Sieb eine rauhe Oberfläche besitzt, die ein leichtes Entfernen der Teilchen an seiner Fläche verhindert.

Die Erfindung betrifft somit ein Sieb- oder Filtergerät zum Absondern einer Trägerflüssigkeit von Teilchen, die in ihr in Suspension gehalten v/erden und dichter als die Trägerflüssigkeit sind. Das Gerät verwendet ein Sieb, das sich rasch dreht und von seiner Achse aus in einer radialen Hauptrichtung verläuft. Die in der Trägerflüs- ' sigkeit suspendierten Teilchen, die dichter als diese sind, werden radial nach außen gedrängt oder in anderen Worten: mit größerer Richtkomponente an der Siebfläche. Diese Zentrifugalkraft wirkt an den Teilchen auch bei solchen, die sich am Rand des Siebes befinden. Diese große Kraftkomponente an der Vorderseite des Siebes verringert die Tendenz der Teilchen, sich durch das Sieb mit der Trägerflüssigkeit zu bewegen. Dadurch wird auch die Tendenz der Teilchen verringert, die größer als das Sieb sind, sich im Sieb festzusetzen und es zu verstopfen. Außerdem können die Teilchen, die kleiner als die Poren des Eiebes sind, dem Durchfluß durch das Sieb widerstehen, so daß das Gerät so aufgebaut sein kann, daß es die Konzentration der Teilchen, die kleiner als die Löcher im Sieb sind, verringert und somit sind größere Siebe und auch größere Durchflußraten der Trägerflüssigkeit durch das Sieb möglich. Obwohl die Zuführflüssigkeit radial fließend beschrieben worden ist, kann sie natürlich auch in einer anderen Richtung des Siebes fließen.

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Das Gerät und das Verfahren nach der Erfindung richten sich grundsätzlich auf das Filtern suspendierter Teilchen und nicht auf das Eliminieren gelöster Materialien, was die Umkehr-Osmose ist, um so mehr als das Verfahren hier die Tendenz dichterer Teilchen zum Ablagern in einer radial nach außen weisenden Richtung aus der Trägerflüssigkeit um diese herum aufweist und weil Siebe mit Löchern lieber verwendet werden als die Umkehrosmosemembranen, die normalerweise keine Löcher zum Durchgang der Flüssigkeit aufweisen. Ferner verwendet das Verfahren nach der Erfindung die Rotation des Gestells, um die Teilchen zum "Ablagern" oder Bewegen radial nach außen zu bringen und nicht zum Aufbauen eines Hochdruckkopfes. Ein Druckkopf entsteht im Gerät nach der Erfindung wegen der Rotation der Flüssigkeit und der großen radialen Länge des Durchganges, der die Flüssigkeit führt. Aber nur eine sehr kleine Druckdifferenz ist an den verschiedenen Seiten der Siebe notwendig, z.B. nur das Druckdifferential von einigen Zentimetern Wasser, um die Flüssigkeit durch das Sieb hindurch fließen zu lassen. Dies kann mit der Umkehrosmose verglichen werden, bei der an gegenüberliegenden Seiten einer Membran eine Druckdifferenz von vielleicht 1ooo atü notwendig ist. Beim Siebgut nach der Erfindung ist im allgemeinen ein Druck am Schirm von weniger als 35o atü erwünscht, um die Beanspruchung der Maschine zu verringern und weil ein großer Druckkopf nicht notwendig ist. Die Umlaufgeschwindigkeit soll so groß sein, daß eine Zentrifugalkraft von mindestens dem Sechsfachen der Schwerkraft an dem größeren Teil der Schirmfläche entsteht. Es wird auch ein nur mäßiger Druckkopf erhalten, obwohl das Gestell durch Kurzschließen des Durchganges in radialer Richtung sehr schnell rotiert.

Das Gerät nach der Erfindung kann -mit sehr vielen Flüssigkeiten verwendet werden« Beispielsweise beim Absondern

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von Abwasserteilchen aus Wasser, beim Absondern von Protein in Molken aus Wasser (das Problem besteht aus großen Molekülen, die größer als die Poren eines Ultrafilters sind) und beim Aussondern von Bakterien aus Flüssigkeiten beim Aufbereiten von Lebensmitteln. Außer Wasser und anderen Flüssigkeiten kann auch Luft gefiltert werden, zum Beispiel zum Aussondern feiner Ascheteilchen oder anderen Materialteilchen, die in Suspension gehalten werden. Bei Gasen, wie Luft, muß zunächst die Eingangsflüssigkeit oder Zuführmasse rotieren, da die Luft, die praktisch stationär und gegen ein schnell rotierendes Sieb gerichtet ist, sich rasch dreht, wenn sie das Sieb erreicht und die Teilchen in ihr dann Zentrifugalkräften ausgesetzt v/erden. Es können Siebe verwendet werden, die Porengrößen in einem sehr großen Bereich von etwa 2o Angström bis zu 1oo Mikron oder mehr besitzen. Bei Poren zwischen 2o und 4oo Angström können organische Siebe wie Zelluloseazetat, Polyethyläne oder Nylon verwendet werden, während größere Siebe aus einem Material wie verwebter rostfreier Stahl verwendet werden können.

Obwohl nur bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und dargestellt worden sind, sind doch Abänderungen und andere Ausführungen dem Fachmann ohne weiteres möglich und fallen auch unter den Schutzumfang der Erfindung.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerat zum Absondern einer Trägerflüssigkeit aus Teilchen, die in Suspension in der Flüssigkeit gehalten werden und die eine größere Dichte als die Flüssigkeit aufweisen. Das Verfahren und das Gerät enthalten das Strömenlassen der

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Claims

ET-69-1 GIP DRESSER INDUSTRIES, ING., Dallas/Texas - USA Patentansprüche

1. Gerät zum Absondern einer Trägerflüssigkeit von Teilchen, die in der Flüssigkeit in Suspension gehalten werden, gekennzeichnet durch ein von einem Motor (16) drehbaren Gestell (1o), an dem sich ein Sieb (24) mit zwei Flächen (28, 3o) mit einer von der Drehachse (12) des Gestells (1o) ausgehenden, hauptsächlich radialen Komponente und mit vielen Löchern befindet,

durch eine erste Leitung (34) zum Heranführen der Zuführflüssigkeit, die die Trägerflüssigkeit und die suspendierten Teilchen enthält, an eine radiale Innenstelle am Sieb an dessen erster Fläche;

durch eine zweite Leitung (36) zum Wegleiten des FiI-trats mit hauptsächlich der Trägerflüsaigkeit, die durch das Sieb hindurchgegangen ist; und

durch eine dritte Leitung (42) zum Ableiten des Konzentrats mit der Trägerfl-üssigkeit mit den suspendierten Teilchen, das den radial äußersten Teil passiert hat, ohne durch das Sieb hindurchgegangen zu sein.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gestell (1o) und Sieb (28) einen in hauptsächlich radialer Richtung zwischen der ersten (34) und dritten (42) Leitung verlaufenden Durchgang (44) ergeben, dessen Mittellinie sich progressiv weiter vom Sieb bei progressiv weiter v/erdenden Abständen an der Mittellinie von der Rotationsachse (12) des Gestells (1o) entfernt.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (1o) so gedreht wird, daß die Flüssigkeit

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neben dem größeren Teil der ersten Siebflache (28) unter einer Zentrifugalkraft von mindestens dem Sechsfachen der Schwerkraft steht.

4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leitung (36) radial nach innen zu einem geringfügig von der Rotationsachse (12) des Gestells (1o) entfernten Auslaß (58) führt, wo das Filtrat "das rotierende Gestell verläßt, und daß die dritte Leitung (42) radial nach innen an einen zweiten Auslaß (46) führt, an dem das Konzentrat das Gestell verläßt und der sich näher an der Rotationsachse (12) als der erste Auslaß befindet, wodurch ein Druckdifferential erzeugt wird,

das die Flüssigkeit durch das Sieb pumpt, so daß Energie gespart wird.

5· Gerät nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Sietreinrichtungen (24) am Gestell (1o), von denen jede ein Sieb (28, 3o) und einen Siebträger (32) besitzt, die beide radial von der Rotationsachse (12) des Gestells (1o) aus verlaufen, wobei zwei Siebeinrichtungen (24) einen Flüssigkeitsdurchgang bilden.

6. Gerät nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des Siebes sowohl axial als auch radial verläuft und die Siebeinrichtungen (24) am Rand voneinander entfernt um die Rotationsachse (12) herum angeordnet sind.

7. Gerät nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß die Siebeinrichtungen (24) in Ebenen verlaufen, die zur Rotationsachse (12) des Gestells (1o) senkrecht liegen und axial voneinander Abstände aufweisen.

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8. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebeinrichtungen (24-) Durchgänge ergeben, deren Querschnitte bei progressiv größer v/erdenden Abständen von der Drehachse progressiv größer werden.

9· Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Durchgang (34-) in Gestell, der mit einer radialen Komponente verläuft, an lern sich ein Sieb (24) mit seiner ersten Fläche befindet und durch den die Trägerflüssigkeit mit dem in ihr befindlichen Material fließt, die von einer der ersten Siebfläche gegenüberliegenden Seite aus abgeleitet wird.

10. Verfuhren unter Verwendung eines Gerätes nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführflüssigkeit mit den in ihr befindlichen Teilchen an einer ersten Siebfläche vom ersten Siebende (28) zum anderen fließt,

daß die Flüssigkeit von einer zweiten Siebfläche (Jo), die der ersten gegenüberliegt, austritt und ein Druckdifferential am Sieb erzeugt, das den Durchfluß der Trägerflüssigkeit von der ersten Siebfläche zur zv/eiten drängt,

und daß das Sieb und die Trägerflüssigkeit mit den Teilchen um eine so ausgerichtete Achse rotieren, daß das Sieb hauptsächlich von der Achse aus radial verläuft, und bei solcher Geschwindigkeit rotiert, daß ein größerer Anteil an Teilchen als der der Trägerflüssigkeit, die kleiner als die Öffnungen im Sieb sind, ein zweites Siebende an der ersten Fläche erreicht.

11. Verfahren nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb (24) sich bei einer Geschwindigkeit dreht, die eine Zentrifugalkraft am Sieb erzeugt, die das Sechsfache der Schwerkraft ist.

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12. Verfahren nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß das Sieb bei einer Geschwindigkeit rotiert, die eine Zentrifugalkraft am Sieb erzeugt, die mehr als das Einhundert zwanzigfache der Schuf Qricraft/ist.

DipL-Ing/M $eiss, . Eattninwalt

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