DE2333008A1

DE2333008A1 - Verfahren und vorrichtung zur abscheidung von feststoffen aus fluessigkeiten in behaeltern

Info

Publication number: DE2333008A1
Application number: DE19732333008
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Dr Karas; Franz Dipl Ing Kuehtreiber; Kurt Dipl Ing Schreier
Original assignee: Schoeller Bleckman Stahlwerke AG
Current assignee: Schoeller Bleckman Stahlwerke AG
Priority date: 1972-07-04
Filing date: 1973-06-28
Publication date: 1974-01-24
Also published as: NL7309248A; AT339337B; GB1436624A; ATA571972A; BE801736A

Description

Dipl.Ing. Franz Kühtreiber in Laa/Thaya, Fa.Schoeller-Bleckmann Stahlwerke Aktiengesellschaft

in Wien (Österreich)

Verfahren und Vorrichtung zur Abscheidung von Feststoffen aus Flüssigkeiten in Behältern

Es ist bekannt, daß Feststoffe, die in Flüssigkeiten suspendiert sind und deren spezifisches Gewicht größer als das der Flüssigkeit ist, sich am Behälterboden ablagern, wenn die Flüssigkeit in diesem Gefäß in Rotation gebracht wird.Dabei ist es wesentlich, daß die im Gefäß herrschenden Strömungen

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möglichst nicht gestört werden, weil der Wirkungsgrad der Abscheidung umso höher liegt, je mehr es der Flüssigkeit ermöglicht wird, jene StrömungsVerhältnisse auszubilden, die für den Abscheidungseffekt optimal sind. Klärgefäße, die diese Voraussetzung im weitesten Maße erfüllen und eine strömungstechnisch zweckmäßige Gestaltung aufweisen, und zwar .in rotationssymmetrischer Form, sind bereits bekannt.

Die zu klärende·Flüssigkeit wird üblicherweise in einem Strahl von kreisförmigen oder nahezu kreisförmigen Querschnitten in das Klärgefäß einlaufen gelassen, wobei starke Strahlen verwendet werden, um der zu klärenden Flüssigkeit möglichst hohe Drehimpulse zu verleihen.

Es herrscht die Annahme vor, daß ein mächtiger Strahl besonders gute Kläreffekte ergibt. Im Betrieb zeigt sich jedoch, daß damit der Abscheidungsvorgang nicht positiv beeinflusst wird.

Die Ursache unbefriedigender Kläreffekte ist im allgemeinen auf Störwirbel zurückzuführen, die ein Absetzen der Feststoffe in der Mitte des Gefäßes stark beeinträchtigen. Der zunächst bei beginnender Rotation der Flüssigkeitssäule im Behäl-

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ter sich einstellende Kläreffekt wird bei erhöhter Impuls-Differenz zwischen Eintrittsstrahl und rotierender Flüssigkeit eingeschränkt und somit die Flüssigkeit wieder nahezu gleichmäßig trüb. Das Abklingen der Störwirbel, die den Klärvorgang beeinträchtigen, nimmt mit zunehmender Impulsdifferenz zwischen Eintrittsstrahl und rotierender Flüssigkeit immer längere Zeit in Anspruch, so daß die Restenergie, die für die ungestörte Rotation übrigbleibt, nicht mehr ausreicht, eine befriedigende Klärung zu erzielen.

Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Abscheidung von Feststoffen aus Flüssigkeiten in Behältern unter Benutzung des Rotationsprinzips, wobei die zu klärende Flüssigkeit in einem oder mehreren Strahlen mit einer so bemessenen Geschwindigkeit in den Behälter einströmt, daß die von den Flüssigkeitsstrahlen ausgehenden Impulse nur eine Größe erreichen, die die Ausbildung von Störwirbeln weitestgehend vermeidet und deren Abklingen in kürzester Zeit ermöglicht, so daß es bereits beim Einströmen zu einer konzentrischen Schichtung der Feststoffe im Klärgefäß mit zunehmendem Feststoffanteil gegen den Rand hin kommt.

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Es ist vorteilhaft, den oder die Flüssigkeits· . strahlen mittels entsprechender Eintrittsdüsen so zu formen, daß der Strahl mit einer möglichst großen Fläche zur Impulsübertragung auf die im Behälter vorhandene Flüssigkeit auftrifft. Bei Ausbildung von Flachsfcrahlen erweist es sich als zweckmäßig, diese so zu führen, daß sie sich entlang der Wand des Behälters ausbreiten.

Erfindungsgemäß hat es sich bei größeren Behältern oder bei kontinuierlichem Betrieb als zweckmäßig erwiesen, mit höheren Rotationsgeschwindigkeiten zu arbeiten und dabei zur weitestgehenden Vermeidung der Hervorrufung von Störwirbel die Eintritt sgeschwindigkeit der Flüssigkeit nach und nach zu erhöhen, so daß hohe Rotationsgeschwindigkeiten durch eine geringe Impulsdifferenz, nämlich Strahl zu.rotierender Flüssigkeit, erreicht werden können.

Zur weiteren Verbesserung und Beschleunigung des Klärvorganges hat es sich als günstig erwiesen, die zu klärende Flüssigkeit nach dem Einströmen über einen ringförmigen Spalt in den Behälter zufließen zu lassen, wobei dieser Ringspalt von der Behälterwand und einem in zweckentsprechenden Abstand davorgesetzten unten offenen Zylinder gebildet wird.

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Dieser Abstand zwischen Behälterwand und eingesetztem Zylinder richtet sich nach der einströmenden Plüssigkeitsmenge und der Behältergröße.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine beschleunigte und verbesserte Klärung zur Abscheidung von'Feststoffen aus Flüssigkeiten erreicht«^% Bei intermittierendem Betrieb kann schon kurze Zeit nach beendigtem Einpumpen der zu klärenden Flüssigkeit aus dem Zentrum klare Flüssigkeit abgezogen werden, während gleichzeitig der restliche Inhalt vollkommen geklärt wird und anschließend beispielsweise über Bodenabläufe abgezogen werden kann.

Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht auch einen kontinuierlichen Betrieb im Behälter. In einem solchen Fall wird jedoch der Feuchtigkeitsanteil des abzuziehenden Sediments etwas höher liegen. Bei diskontinuierlichem Betrieb ist man hingegen in der Lage, das Sediment trockenlaufen zu lassen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich vorteilhaft ein Behälter, der an Hand eines Ausführungsbeispieles in den nachstehenden Zeichnungen beschrieben wird.

Fig. 1 zeigt in Ansicht den zylinderförmigen Behälter 1, das zentrale Abzugrohr 2 für die klare Flüssigkeit, die Scheibe 3 zur Strömungsumlenkung

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und zur Begrenzung des Sedimentkegels, die ringförmige Zuleitung für die zu klärende Flüssigkeit 4 mit den Eintrittsdüsen·5 und der Abflußleitung 6 mit den Ausflußöffnungen 7.

In Fig.2 ist im Querschnitt der Behälter dargestellt, wobei die Ausbildung der Eintrittsdüsen und die Fließrichtung der einströmenden Flüssigkeit verdeutlicht wird. Mit 8 ist der Sediment- bzw. Trubkegel bezeichnet.

Als weitere Variante des Behälters kann dieser mit nur einer Eintrittsdüse versehen sein. Des weiteren kann der Behälter nur eine Ausflußöffnung aufweisen.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird eine beschleunigte und verbesserte Klärung unter Anwendung des beschriebenen Verfahrens erreicht. Das raschere Arbeiten wird zum Teil durch das Anbringen eines zentralen Abzugsrohres erreicht, über das ständig klare Flüssigkeit in die Ablaufleitung gelangt. Die vorzugsweise kreisförmig gestaltete Scheibe ist zentrisch im oberen Bereich des zentralen Abzugsrohres angeordnet und verhindert ein übermäßiges Anwachsen des Sedimentkegels, da die aufwärts gerichtete Strömung infolge der Scheibe eine Umlenkung erfährt, wodurch die Feststoffteilchen nicht bis zum Flüssigkeitsspiegel gelangen können.

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Des weiteren wird durch den zentralen Abzug der geklärten Flüssigkeit bewirkt, daß die Rotationsenergie der im Behälter verbleibenden Flüssigkeitsmenge pro Volumseinheit erhöht wird. Das ergibt eine Beschleunigung der Rotation, zumindest aber erfolgt eine Verlangsamung des Abklingens dieser Rotation und nach dem dieser Vorgang aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens ohne das Auftreten von Störwirbeln geschieht, wird zusätzlich noch eine Verbesserung des Kläreffektes erzielt.

Der Klärvorgang kann entweder kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Wird ein weitestgehend trockenes Sediment verlangt, dann muß nach entsprechender Zeit die Zufuhr der zu klärenden Flüssigkeit unterbrochen werden. Der Abfluß über das zentrale Rohr hört auf und nach Beendigung der Rotation der Flüssigkeit wird diese über die Bodenausflußöffnungen abgezogen und sodann die abgesetzten Feststoffe aus dem Behälter entfernt.

Das Klärverfahren nach der Erfindung und die beschriebene Vorrichtung eignet sich vor allem zum Einsatz in Brauereien sowie in der Lebensmittelindustrie.

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Claims

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. P at entansprüche :

1. Verfahren zur Abscheidung von Feststoffen aus Flüssigkeiten in Behältern unter Benutzung des Rotationsprinzips, dadurch gekennzeichnet, daß die zu klärende Flüssigkeit in einem oder mehreren Strahlen mit einer so bemessenen Geschwindigkeit in den Behälter einströmt, daß die von den Flüssigkeitsstrahlen ausgehenden Impulse nur eine Größe erreichen, die die Ausbildung von Störwirbeln weitestgehend vermeidet und deren Abklingen in kürzester Zeit ermöglicht, so daß es bereits beim Einströmen zu einer konzentrischen Schichtung der Feststoffe im Behälter mit zunehmendem Feststoffanteil gegen den Rand hin kommt.

2. Verfahren zur Abscheidung von Feststoffen aus Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Flüssigkeitsstrahler! mittels einer Eintrittsdüse so geformt werden, daß eine möglichst große Fläche die Impulsübertragung auf die Flüssigkeit im Gefäß bewirkt.

3. Verfahren zur Abscheidung von Feststoffen aus Flüssigkeiten nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung von Flachstrahlen diese so geführt werden, daß sie sich entlang der Wand des Klärgefäßes ausbreiten.

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i\. Verfahren zur Abscheidung von Peststoffen aus Flüssigkeiten nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erreichung hoher Rotationsgeschwindigkeiten und zur weitestgehenden Vermeidung von Störwirbeln die Geschwindigkeit der einströmenden Flüssigkeit nach und nach erhöht wird, so daß bei hohen. Rotationsgeschwindigkeiten eine geringe Impulsdifferenz zwischen Strahl und rotierender Flüssigkeit erreicht wird.

5. Verfahren zur Abscheidung von Feststoffen aus Flüssigkeiten nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Zentralrohres und einer Umlenkscheibe schon vor Abschluß der Klärung des Gesamtinhaltes aus dem Zentrum des oberen Teiles des Gefäßes klare Flüssigkeit abgezogen wird.

6. Verfahren zur Abscheidung von Feststoffen aus Flüssigkeiten nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zu klärende Flüssigkeit nach dem Einströmen über einen ringförmigen Spalt in den Behälter zufließt, wobei dieser Ringspalt von der Behälterwand und einem in zweckentsprechenden Abstand davorgesetzten unten offenen Zylinder gebildet wird.

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7· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus dem Behälter (1), der Zuleitung (4), der oder den Eintrittsdüsen (5), der Ablaufleitung (6) und der oder den Ausflußöffnungen (7) besteht.

8; Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß sie aus dem Behälter (1), dem zentralen Abzugsrohr (2), der Scheibe (3)j der Zuleitung (4), der oder den Eintrittsdüsen (5), der Ablaufleitung (6) und der oder den Ausflußöffnungen (7) besteht.

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