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VERFAHREN UND EINRICHTUNG ZUR ERHÖHUNG DES FEST-STOFFGEHALTES VON
ARBEITSTRÜBEN Die Erfindung betrifft das Verfahren und die Einrichtung zur Erhöhung
des Feststoffgehaltes von Blüssigkeiten - Trüben - die körnige und/oder flockige
Feststoffe enthalten, d.h. die zur Eindickung solcher Trüben dienen.
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In der Industrie, dem Bergbau und auf immer zahlreicheren Gebieten
der Landwirtschaft nimmt die Bedeutung des hydraulischen Material transportes ständig
zu.
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Insbesondere in den Verarbeitungsbetrieben für Erbse, Mineralstoffe,
bergbauliche Produkte muss eine grosse Menge dieser Feststoffe mit Wasser vermischt,
also in Form von Arbeitstrüben auf kleinere oder grössere Entfernungen befördert
werden. Dieselbe Aufgabe ist auch in Wärmekrafüwerken gestellt, wo die Verbrennungsrücksande
- die Schlacke - fortlaufend abtransportiert werden muss; ferner im Hoch- und Tiefbau
(Wasserbau), in den Baumaterialbetrieben und auf verschiedenen Gebieten des Bergbaus.
Im allgemeinen kann festgestellt werden, dass in der überwiegenden Mehrzahl der
Fälle der Transport von festem, gekörntem oder flockigem Material mit Wasser vermischt,
zu erfogen hat.
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Je nach der fallweisen Betriebs technologie ist also die Mischung
gegeben und die Trübezusammensetzung so beschaffen, dass der Wasseranteil der Mischung
den Feststoffanteil wesentlich übersteigt. Es muss also als Gegebenheit akzeptiert
werden, dass solche Gemische Dünntrüben sind.
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Jedoch unabhängig davon, um welches hydraulische Transportsstem es
sich dabei handelt, wird allgemein - um den Transport wirtschaftlich zu verrichten
- darnach getrachtet, die Menge an Trägermedium - Wasser -zu vermindern und damit
die zu fördernde Feststoffmasse zu erhöhen. Zur Lösung dieses Problems wurden Verdichter
verschiedenster Bauart und Konstruktion entwickelt und den hydraulischen Transportsystemen
eingefügt. Alle bekannten Eindickungsvorrichtungen aber haben als gemeinsame Eigenschaft
den Nachteil, dass durch die Einschaltung des Eindickers der Transportablauf unterbrochen
wird. Dies führt einerseits zu einem langsameren Transport und damit zu
verminderten
Transportleistungen, andererseits erfordert der Eindicker auch ein Bauwerk oder
einen Apparat, wodurch naturlich zusätzliche Investitionen erwachsen, für die auch
der nötige Raum beansprucht wird. Darüber hinaus muss nach dem Eindicker - um die
Kontinuität des Transporters zu sichern - noch eine Pumpe, bzw. ein weiteres Energieübermittlungssystem
eingebaut werden.
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Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe eine solche Lösung zu schaffen,
mit der die Nachteile der zur Zeit bekannten Einrichtungen für ähnliche Zwecke vermieden
werden, und bei der zur Durchführung der Trübeeindickung keine besonderen Arbeitsoperation
erforderlich sind, sondern sich die Eindickung im Transportablauf selbst vollzieht.
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Die Erfindung beruht daher auf der Erkenntnis, dass man durch die
Ausgestaltung der Trübeleitung selbst, d.h. eines Rohrleitungsabschnittes den Eindickungsvorgang
kontinuierlich machen kann. Durch die Sicherung einer entsprechenden Strömungsgeschwindigkeit
aber wird das System selbstreinigend, d.h. das im Eindickungsabschnitt sich absetzende
feste Material wird von der strömenden Trübe selbst abgesäubert.
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Auf Grund dieser Erkenntnis wurde die gestellte Aufgabe im Sonnen
der Erfindung durch ein solches Verfahren gelöst, bei welchem mit Beibehaltung der
Fliesskontinuität die Trübe durch einen Rohrabschnitt geleitet wird, der mit einer
Filterfläche versehen ist. Auf diese Weise wird durch die Filterfläche aus der Trübe
zugleich mit ihrem Transport Flüssigkeit abgetrennt, wodurch der Feststoffgehalt
der weitertransportierten Trübe zunimmt.
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Im Sinne einer vorteilhaften Ausführgsart des Verfahrens, wird im-Bereich
der mit Filterflächen versehenen
Durchlässe das Fortbewegen der
sich beim Eindickungsprozess abgelagerten Feststoffmenge fortlaufend durchgefiihrt,
wobei die Fliessgeschwindigkeit der Trübe einen Filtereffekt von optimalem Wirkungsgrad,
ferner so gewahlt wird, dass eine Verstopfung der Pilterdurchgangsflächen verhindert
wird.
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Gegenstand der Erfindung ist auch die zur Durchführung des Verfahrens
dienende Einrichtung, deren Wesen darin besteht, dass als Filtervorrichtung die
Trübetransport-Rohrleitung selbst benützt wird, u. zw.
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zweckmässig in der Weise, aass in der Wandung der Rohrleitung Durchlassöffnungen
vorgesehen sind, die von einer Filtrierschicht überdeckt werden. Die vorteilhafte
Ausführungsform der Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Filtierabschnitt
von einer ussenhülle oder etwas ähnlichem so umfasst wird, dass dadurch ein Raum
zum Auffangen und Weiterleiten der beim Filtierprozess ausgeschiedenen Flüssigkeit
entsteht.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Eindicken der Trübe
- als grundlegende Bedingung für die Wirtschaftlichkeit des hydraulischen Transportes
- sich ohne Unterbrechung der Transportkontinuität allein durch die Strömung in
der Rohrleitung vollzieht, mithin durch ihre fortlaufende Fortbewegung erzielt werden
kann, zum Eindicken also die Rohrleitung nicht abgesperrt werden muss. Als Ergebnis
hiervon können demnach die bei den diskontinuierlich arbeitenden Eindickern unentbehrlichen
zusätzlichen Objektive und Einrichtungen, woe: Pumpenanlagen, Energieübertragungssysteme
und ähnliche Einrichtungen erübrigt werden. Dadurch aber werden beträchtliche Einsparungen
an Investitionen und Betriebskosten erzielt und der ökonomische Effekt des Transportes
verbessert.
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Die Einrichtung soll nun aufgrund der beigefügten Zeichnungen eingehend
erläutert werden, wobei diese nur als vorteilhafte Ausführungsbeispiele, bzv. als
einige zweckmässige Konstruktionsdetails zu betrachten sind. Von den Zeichnungen
zeigen: Fig. 1.: Prinzipielle Anordnung der Einrichtung gemäss der Erfindung, als
Längsschnitt einer der möglichen Ausführungsformen.
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Fig. 2.: Teilstück des als Filtriervorrichtung ausgebildeten Leitungsabschnittes
in Fig. 1, in vergrössertem Masstab als längsschnitt dargestellt0 Fig. 3.: Querschnitt
dieses Leitungsabschnittes entlang der Schnittebene A - A in Fig. 2.
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Wie aus ij'ig, 1 zu ersehen, soll aus dem Dünntrübebehälter 1, in
welchem der Flüssigkeitsstand durch v1 bezeichnet ist, über die Leitungsabschnitte
2, 3 und 4 die Trübe in der mit dem Pfeil a angedeuteten Richtung an ihren bestimmungsort
befördert werden. Zwischen den Leitungsabschnitten 2 und 3 ist die Pumpe 5 eingebaut,
während zwischen den Rohrabschnitten 3 und 4 die zum leitungsabschnitt 9 gehörige
Filtriervorrichtung 6 vorgesehen ist, deren Konstruktionseinzelheiten schematisch
in Fig. 2 und Fig. 3 zu sehen sind. Zum Ableiten der aus der Filtriervorrichtung
6 austretenden Flüssigkeit dient das Rohr 7, über welches das Wasser in der mit
dem Pfeil b bezeichneten Richtung in den Wasserbehälter 8 gelangt. Der Flüssigkeitsstand
im untern Behälter 8 ist mit v2 bezeichnet.
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Wie aus Fig. 2 und Fig. 3 gut zu ersehen ist, wird die Filtriervörrichtung
6 von der leitung 9, die einen Teil der Trübetransportleitung bildet, und in ihrem
oberen j'eil, oberhalb der Längsachse H mit den Durchlassöffnungen 10 versehen ist,
ferner von den auf diese Durchlässe von aussen aufgesetzten Filterplatten 11 gebildet.
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Über der Filtriervorrichtung 6 ist das zusätzliche Mantelstück 13
angebracht, durch welches ein gesonderter
Raum 12 im Bereich der
Filtriervorrichtung ausserhalb der Rohrleitung 9 entsteht.
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Die in den Zeichnungen Fig.- 1-3 dargestellte, zur Durchführung des
Verfahrens gemäss der Erfindung gectgnete Einrichtung arbeitet wie folgt: Die in
dem Behälter 1 befindliche Dünntrübe wird von der Pumpe 5 unter Transportdruck gesetzt
und über die leitung 3 dem leitungsabschnitt 9, bzw. der darin eingebauten Filtereinrichtung
6 zugeführt. Aus der unter DrU)?k betindlichen Dünntrübe fliesst ein Teil der Flüssigkeit
- hauptsächlich Wasser - über die Durchlässe 10 und die Filterplatten 11 in der
mit den Pfeilen C bezeichneuen Richtung zum Raum 12 ab. Die in den Leitungsabschnitt
4 gelangende Trübe ist schon beträchtlich eingedickt un setzt ihren Weg in der mit
a bezeichneten Richtung zu ihrem Bestimmungsort fort.
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Während die Trübe die Filtriervorrichtung 6 du@@hfliesst, reisst
die Strömung fortlaufend jene zum Ankaften neigenden Festteilchen mit, die beim
Filtrierprezess ausgeschieden, sich an den Durchlassöggnungen 10, bzw. an den Filterplatten
11 absetzten. Um diesen Selbstreinigungseffekt zu erzielen, muss die Geschwindigkeit
der in der Rohrleitung fliessenden Trübe auf einen bestimmten - optimalen - Wert
eingestellt werden. Im Hinblick auf eine möglichst wirksame Anwendung der Srfindung
ist nämlich jene von uns gemachte Erkenntnis sehr wesentlich, dass sich oberhalb
eines bestimmten idealen Geschwindigkeitsbereiches der Filtriereffekt verschlechtert.
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Fliesst die Trübe zu schnell, dann kann nur wenig Flüssigkeit aus
der Trübe abgeschieden werden; bei zu geringer Fliessgeschwindigkeit aber verstopfen
sich die Bilterplatten, was naturgemäss wieder auf Kosten der Filtration, d.h.
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der Wirksamkeit des Filtrierprozesses geht. Diese ideale
Fliessgeschwindigkeit
muss teils empirisch, teils durch Berechnungen mit Berücksichtigung zahlreicher
Einflussgrössen für jede Transportaufgabe einzeln bestimmt werden. Die erwähnten
Faktoren, welche die optimale Strömungsgeschwindigkeit beeinflussen, sind beispielsweise:
Typus der Trtibe, ihre Feststoffkonzentration, der 'örderdruck, Art der Filterpiatten
usw. Auf Grund dieser Faktoren kann auch der querschnitt der zur optimalen Strömungsgeschwindigkeit
gehörigen Transportleitung gewählt, jedoch auch z.B. durch den Einbau von Verenderung-
oder Erweiterungsstücken (vor und/oder nach der Filtriereinrichtung) geändert werden.
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Bezüglich der Ausgestaltung der Filterplatten aber, ist diese gleichfalls
von dem Charakter der zu befördernden Trübe, ihren physikalisch-chemischen Eigenschaften
z.B. von der Korngrössenverteilung abhängig.
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Besteht die Feststoffkomponente der Trübe überwiegend aus Grobkorn,
so empfiehlt es sich als Filterpiatten perforierte Bleche zu verwenden, während
bei Feinkorn die Benützung von Sieb- oder Textilegeweben bevorzugt werden soll.
Sehr wesentlich ist, dass die Filterplatte im Wege der Trübeströmung liege, denn
damit ist die Bedingung zur automatischen Selbstreinigung schon an sich gegeben.
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Zurückkehrend zu den Lösungen nach Fig. 1-3 sei hier erwähnt, dass
die von der Trübe abgeschiedene Flüssigkeit über die an den Sammelraum 3 angeschlossene
Rohrleitung 7 in das Wasserbecken 8 gelangt, von wo aus sie zur Vorflut oder zu
weiterer Verwendung abgeleitet werden kann.
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Wir bemerken, dass die in den Zeichnungen dargestellte, oben eingehend
beschriebene Filtriereinrichtung 6 zweckmässig in erster Linie bei horizontalen
Leitungen angewendet werden soll. In der Trübe befindet sich ähnlich während des
Transportes die Feststofffraktion, die durch Turbulenz beim Strömen fortxährend
umgewälzt und in Bewegung gehalten wird unterhalb der Längsachse
H
in Fig. 2 und 3, genauer gesagt im Bereich unterhalb jener gedachten Ebene, die
durch die Längsachse H horizontal gelegt werden kann. An den Durchlässen 10, die
in der Rohrwand oberhalb der, durch die Längsachse H gedachten horizontalen Ebene
hergestellt sind, ist der Feststoffgehalt nur gering, sodass auch die Gefahr der
Filterverstopfung kleiner, und die Filterung wirksamer ist.
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Jener Abschnitt der Trübetransportleitung, der die Filtriervorrichtung
beherbergt, muss nicht unbedingt horizontal geführt sein, er kann auch schragge
oder sogar vertikal verlaufen. In letzterem Falle müssen die Durchlässe im ganzen
Sohrquerschaitt kreissymmetrisch hergestellt werden; das symmetrische Filtrieren
wird nämlich durch die Schwerkraft nicht beeinflusst bzw. gestört.
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Betreffs der länge der in der Rohrleitung ausgestalteten Filtriervorrichtung,
bzw. des Filtrierabschnittes kann gesagt werden, dass diese ebenso wie der Durchmesser
der Rohrleitung, sowie Grösse und Anzahl der Durchlässe in erster Linie von der
Menge an anfallender Trübe, der Kennkurve für Korngrössenverteilung der Feststoffraktion,
sowie vom gewünschten Eindickungsgrad der Trübe, d.h. vom Ausmass der Eindickung
abhängig ist. Da die Grösse der aktiven Gesamtfilterfläche proportional der Länge
des Filtrierabschnittes ist, kann sie ohne weiteres auf das benötigte Mass vergrössert
werden. Hieraus folgt, dass eine unter Druck eintreffende Trübe mit entsprechender
Ausgestaltung der Filtriervorrichtung, praktisch in jedem beliebigen Mass eingedickt
werden kann, ohne dabei die Strömungsgeschwindigkeit einschränken, oder die Strömung
anhalten zu müssen.
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Die Erfindung ist selbstredend nicht nur auf das als Beispiel angegebene
Anwendungsgebiet, sowie
auf die beschriebene Ausführungsfomr beschränkt,
sondern sie kann innerhalb des durch die Patentansprüche deffinierten Schutzkreises
in zahlreichen Varianten verwirklicht und zur Lösung alljener Aufgaben herangezogen
werden, bei denen Tuben eingedickt werden sollen. Die Erfindung kann am vorteilhaftesten
vor allen Dingen dort zum Einsatz kommen, wo es nicht zweckmässig ist die Trübe
noch vor dem Eintreffen an ihrem Bestimmungsort aus der Transportrohrleitung abzulassen,
ferner dort, wo ein Bedarf für ein fortlaufendes Eindecken der Trübe besteht, schliesslich
auch dort, wo für die Reinigung der Filterflächen keine rationelle Möglichkeit besteht.