DE2710241A1

DE2710241A1 - Verfahren zum vermengen und trennen von zwei nicht mischbaren fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2710241A1
Application number: DE19772710241
Authority: DE
Inventors: Maurice Meyer; Heinrich Stucki
Original assignee: Krebs and Co AG
Current assignee: Krebs and Co AG
Priority date: 1976-03-11
Filing date: 1977-03-09
Publication date: 1977-09-22
Also published as: DE2710241C2; US4235602A; NL185983B; CA1106577A; GB1576353A; NL7702683A; NL185983C; IT1074157B

Description

Patentanwälte Dipl.- ing. W. Scnerrmann Dr.- Ing. R. Rüger

7300 Esslingen (Neckar). Webergasse 3, Postfach 348

Telefon 9. MMrZ 1977 Stuttgart (0711) 356539

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Telegramme Patentschulz Esslingenneckar

KREBS & CIE. . 61 Rue Pouchet, 75017 Paris (Frankreich)

Verfahren zum Vermengen und Trennen von zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten

Die Erfindung betrifft in erster Linie ein Verfahren zum Vermengen und Trennen von zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten.

Es ist bekannt, daß das vorgenannte Verfahren darin besteht, daß eine ausreichend feine Dispersion der einen Flüssigkeit in der anderen aus den beiden Flüssigkeiten erzeugt wird, um den Austausch zu erleichtern und sodann die beiden nicht mischbaren Flüssigkeiten wiederum durch Dekantieren zu trennen. Im allgemeinen besteht eine der beiden Flüssigkeiten aus einer Lösung, die durch ein be stimmtes Produkt verunreinigt ist, während die andere Flüssigkeit ein organisches Lösungsmittel ist, die entweder als spezifisches Lösungsmittel für das vorgenannte Produkt dient oder aber ein Verdünnungsmittel für einon für das betreffende Produkt spezifischen Ionenaustauscher darstellt. Die Anlage zur Durchführung des bekannten Verfahrens besteht üblicherweise aus einer Extraktionsbatterie, die durch Aneinanderreihung einer gewissen Anzahl von Mischern und Dekantiervorrichtungen gebildet ist, in welchen die durch das Produkt verunreinigte Lorning im Gegen st rom zu der organischen F 1 ii.^c s i <jkf? i t: fließt.. [ i .·

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Anlage umfaßt weiterhin eine Reextraktionsbatterie gleicher Art, in welcher die organische Flüssigkeit im Gegenstrom zu einer reinen, das Produkt aufnehmenden Lösung fließt, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, die organische Flüssigkeit in einem geschlossenen Kreis zu verwenden.

Jede Misch- und Dekantiervorrichtung der Batterie besteht im wesentlichen aus einem Mischer, der in seinem unteren Bereich die beiden Flüssigkeiten aufnimmt und sie derart in Bewegung versetzt, daß die gewünschte Dispersion zustandekommt. Die Vorrichtung besteht weiterhin aus einem Dekantierbehälter, welchen das Gemenge langsam durchfließt und sich fortschreitend trennt wegen der Nichtmischbarkeit der Flüssigkeiten und der Unstabilität der Dispersion. Es ist offensichtlich, daß bei einer gegebenen Durchsatzmenge die Abmessungen jedes Mischers von der Verweilzeit der Dispersion vor ihrem übergang zum Dekantieren abhängen, wobei diese Verweilzeit wiederum abhängt von der Wirksamkeit des Austausches, die sich mit der Feinheit der Dispersion erhöht. Auch die Abmessungen des Dekantierbehälters hängen ihrerseits ebenfalls von der Verweilzeit der Dispersion ab, die ihn durchfließt, wobei diese Zeit von der Geschwindigkeit der Koaleszenz der Dispersion abhängt, die sich verringert, wenn man die Feinheit der Dispersion vergrößert. Demgemäß besteht immer eine optimale Größe für die Tröpfchen der Dispersion, welche die Abmessungen und demgemäß den Mindestpreis für die Gesamtanlage bestimmen.

Die vorgenannte optimale Tröpfchengröße kann mit verschiedenen Arten von Rührwerken erzeugt werden, indem diesen eine geeignete Drehgeschwindigkeit erteilt wird. Um jedoch den Durchsatz der verschiedenen Flüssigkeiten in dem zahlreichen Misch- und Dekantierbehältern sicherzustellen,

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aus denen die Anlage besteht, ist es notwendig, Umwälzpumpen vorzusehen, die nicht nur die Kosten der Anlage erhöhen, sondern außerdem eine Abscherwirkung, eine Turbulenz und eine zusätzlich Bewegung erzeugen, was zur Folge hat, daß die Erzielung der optimalen Größe der Tröpfchen nicht mehr gewährleistet werden kann. In zahlreichen Fällen verwendet man, um die Anlage zu vereinfachen, Rührwerke, die derart beschaffen sind, daß sie nahe ihrer Achse einen Unterdruck erzeugen, um von sich aus das Strömen der Flüssigkeiten herbeizuführen. Wenn man jedoch bei diesen eine Saugwirkung ausübenden Rührwerken den Durchmesser und die Drehzahl derart wählt, daß die Pumpwirkung hergestellt ist, so sind diese Werte selten für die Erzeugung der Dispersion geeignet, die dann im allgemeinen von einer außergewöhnlichen Feinheit ist. Hieraus ergibt sich eine merkliche Vergrößerung des erforderlichen Volumens für den Dekantierbehalter.

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß ein Verfahren und eine Anlage zum Vermengen und Trennen von zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten zu schaffen, bei denen unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile der Raumbedarf der Anlage wesentlich verringert ist, wobei sich gleichzeitig die Länge der erforderlichen Rohrleitungen und die Zahl der Hilfsvorrichtungen verkleinert.

Gemäß der Erfindung ist die Anlage zum Vermengen und Trennen von zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten, die aus einem Mischer und einem mit diesem verbundenen Dekantierbehalter besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer oberhalb des Rührwerks eine Flüssigkeitshebepumpe aufweist, die aus einem sich nach oben erweiternden kegelstumpfförmigen Stator und einem Rotor mit trapezförmigen Flügeln besteht, der auf derselben Welle wie das Rührwerk befestigt ist.

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Vorzugsweise ist die Pumpe mit dem Dekantierbehälter durch eine lange, etwa waagerechte Rinne von großer Breite und geringer Höhe verbunden. Zwischen dem Ende des Dekantierbehälters, an dem sich die Rinne entleert, und dem übrigen Raum des Dekantierbehälters ist vorteilhaft ein sich über dessen aesamte Höhe und dessen gesamte Breite erstreckender Verteiler angeordnet, der durch etwa waagerecht angeordnete parallele schmale Platten gebildet ist.

Das zur Lösung der obengenannten Aufgabe vorgesehene Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man in einem Behälter, dem die beiden Flüssigkeiten getrennt zugeführt werden, eine erste Vorkoaleszenz erzeugt, indem mit Hilfe einer Hebepumpe mit geringer Turbulenz, die mit einem Rührwerk verbunden ist, das auf derselben Welle befestigt ist wie die Pumpe, die vermengte Flüssigkeit gerührt und gleichzeitig gehohen wird, und eine zweite Vorkoaleszenz erzeugt, indem man die Flüssigkeit langsam von dem oberen Flüssigkeitsniveau der Hebepumpe ein^r Dekantiervorrichtung zuführt.

Schließlich ist Gegenstand der Erfindung eine Flüssigkeitshebepumpe, bestehend aus einem Rotor mit einer senkrechten Welle, der in einem Stator umläuft und eine Flüssigkeit von einem unteren Niveau auf ein oberes Niveau hebt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Stator aus einer kegelstumpf förmigen, sich nach oben erweiternden Wand besteht, deren unteres Ende unterhalb des unteren Flüssigkeitsniveaus liegt und deren oberes Ende sich oberhalb des oberen Flüssigkeitsniveaus öffnet, während der Rotor drei trapezförmige Flügel aufweist, deren unterer wirksamer Rand unterhalb des unteren Flüssigkeit.sn Lveaus lioqt.

Die kleine OuerflMcho der kege Istumpfförmiqen Wand liegt zweckmäßig unterhalb der, uiitorcii 1·' 1 iinsi qke i t.sn i v.mu:; , v/ihren·

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die große Querfläche der kegelstumpfförmigen Wand einen Rand aufweist, der einen fiberlauf bildet, über den die von der Pumpe gehohene Flüssigkeit auf das höhere Flüssigkeitsniveau abläuft.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Gegenstände der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein aus einem Mischer und einem Dekantierbehälter bestehenden Teil einer Anlage gemäß der Erfindung in einem senkrechten Schnitt in schematischer Darstellung,

Fig. 2 den Denkantierbehälter in einem senkrechten Schnitt im Bereich des Verteilergitters in einer Teildarstellung in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 mehrere miteinander in Verbindung stehende Anordnungen von Mischern und Dekantierbehältern, die eine Extraktions- oder Reextraktionsbatterie bilden, in perspektivischer Darstellung,

Fig. 4 eine vollständige Anlage gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung,

Fig. 5 eine Hebepumpe gemäß der Erfindung in einem senkrechten axialen Schnitt,

Fig. 6 die Pumpe gemäß Fig. 5 in einem waagerechten Schnitt gemäß der Linie VI-VI der Fig. ^rj und

Fig. 7 eine graphische Dnrsto 1 lunq der Charak Ic r i r. t i \ ein-Pumpe gemäß der K r f irulunq . 7 0 '■ '·,· '] Q / π V / *

BAD ORIGINAL

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Der auf der rechten Seite der Fig. 1 dargestellte Mischer 1 besteht in üblicher Weise aus einem zylindrischen Behälter 2, dessen Achse senkrecht steht und an dessen Boden die beiden Leitungen 3 und 4 münden, welche die wässrige Phase bzw. die organische Phase zuführen. Der Behälter 1 ist bis zu einem Niveau 5 mit einer Mischung aus den beiden Flüssigkeiten gefüllt, und im unteren Bereich dieser Mischung läuft ein Rührwerk 6 bekannter Art um, dessen Aufbau, Abmessungen und Umlaufgeschwindigkeit frei derart gewählt sind, um die optimale Tröpfchengröße in der Dispersion der einen Flüssigkeit in der anderen zu erzielen. Im allgemeinen handelt es sich um eine Dispersion der wässrigen Phase in aar organischen Phase. Für gewisse Anwendungsfälle kann es sich jedoch auch um eine Dispersion umgekehrter Art handeln.

Oberhalb des Rührwerks 6 und auf der gleichen Antriebswelle 7 ist eine Konuspumpe 8 angeordnet. Diese besteht im wesentlichen aus einer festen kegelstumpfförmigen Wand 9, in welcher drei radiale trapezförmige Flügel 10 umlaufen, die auf der Welle 7 befestigt sind. Um zu vermeiden, daß die durch das Rührwerk 6 erzeugte Turbulenz sich unmittelbar bis zum Eingang der Konuspumpe ti fortsetzt, weist diese vorzugsweise an ihrem unteren Ende einen Boden 11 auf, der in seiner Verlängerung als Ablenkplatte wirkt, während die Dispersion aus den beiden Flüssigkeiten am unteren Ende der Konuspumpe 9 durch seitliche Ohren hindurchgeht.

Einer der Hauptvorteile der vorgenannten Pumpe besteht darin, daß sie mit niedriger Geschwindigkeit umläuft und daß sie hinsichtlich ihres Durchmessers und Konuswinkels leicht angepaßt werden kann, um mit der Drehgeschwindigkeit der Welle 7 umzulaufen, die lediglich für die Wir-

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kungsweise des Rührwerks 6 ausgelegt worden ist, um die Feinheit der optimalen Dispersion zu erzeugen. Die Hubhöhe wird naturgemäß von dem Teil bestimmt, der über den Konus hinausragt, während eine andere Besonderheit dieser Pumpe darin besteht, daß sie eine sehr flache Charakteristik aufweist und demgemäß selbstregelnd ist, d.h., daß wesentliche Änderungen des Gesamtdurchsatzes der beiden Flüssigkeiten, die unten an dem Mischer ankommen, nur geringe Änderungen in der Höhe des Flüssigkeitsstandes 5 hervorrufen. Schließlich besteht eine wesentliche Eigenschaft der Pumpe darin, daß sie in dem konischen Flüssigkeitsstrom nur eine sehr geringe Turbulenz hervorruft und daß sich in diesem eine bemerkenswerte Zentrifugalkraft ausbildet. Hieraus folgt, daß die Anwesenheit der Pumpe kein Abscheren noch eine zusätzliche Dispersion der Mischung hervorruft, sondern daß die Mischung während ihres Aufsteigens sich schon am Anfang einer Koaleszenz befindet, d.h., daß die Tröpfchen der diskontinuierlichen Phase zu wachsen beginnen. Hierdurch kann der optimale Wirkungsgrad des Austausche zwischen den beiden Phasen erreicht werden, und es kommt schon ein Vordekantieren zustande, das eine Verkleinerung der restlichen Anlage ermöglicht.

Die aus dem Mischer austretende Mischung wird in üblicher Weise einem Dekantierbehälter 12 zugeführt. Anstatt jedoch, wie üblich, die Mischung unmittelbar an dem Ende des Dekantierbehälters einzubringen, das dem Mischer 1 am nächsten liegt, wird sie an dem dem Mischer 1 abgewandten Ende 14 des Dekantierbehälters eingebracht. Anstatt, wie üblich, eine Leitung von rundem Querschnitt und kleinem Durchmesser zu verwenden, in der die Flüssigkeit mit sehr großer Geschwindigkeit strömt, wird eine waagerechte Rinne 15 von rechteckigem Querschnitt großer Länge und kleiner Höhe verwendet, in der die Flüssigkeit

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langsam strömt und Infolgedessen eine zweite Vordekantierung erfährt, wobei das Anwachsen der Tröpfchen durch die geringe Stärke des Flüssigkeitsstroms und die geringe Strömungsgeschwindigkeit begünstigt wird, wie auch durch die Länge der Rinne, die durch die oben erwähnte Verlegung der Zuführung zustandekommt. -

Der Dekantierbehälter 12 ist ein einfaches rechteckiges Gefäß üblicher Art mit der Ausnahme, daß er von der Flüssigkeit in entgegengesetzter Richtung, wie üblich, durchströmt wird. Um jedoch das Dekantieren noch v/eiterhin zu fördern, ist der Endraum 16, in welchem sich cias bauchige Ende 17 der Rinne 15 entleert (Fig. 3), von dem übrigen Behälter durch einen wirksamen Verteiler in Gestalt eines Gitters getrennt, das sich über die gesamte Breite und die gesamte Höhe des Behälters erstreckt. Das Gitter 18 wird von parallelen Wandelementen gebildet, die weitgehend waagerecht verlaufen oder vorzugsweise in einer Richtung geneigt sind, welche die Koaleszenz und das Zurückhalten der diskontinuierlichen Phase begünstigt, je nachdem, ob diese dichter oder weniger dicht ist als die kontinuierliche Phase.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines derartigen Gitters dargestellt, das z.B. aus übereinandergelegten rechteckigen Wandelementen 19 bestehen kann, die sich leicht gegenseitig überlappen und in geeigneter Weise aneinander befestigt sind.

Die fortschreitende Trennung der beiden Phasen in dem Üekantierbehälter 12 vollzieht sich in üblicher Weise, jedoch mit viel größerem Wirkungsgrad wegen des zweifachen Vordekantierens, das in der Pumpe 8 und in der Rinne 15 stattgefunden hat und das ein wesentliches Wachsen der Tröpfchen der diskontinuierlichen Phase hervorgerufen hat.

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ORIGINAL INSPECTED

Dank der Gesamtheit der getroffenen Maßnahmen kann die Verweilzeit in dem Dekantierbehälter 12, aie dessen Volumen bestimmt, ungefähr ein Drittel der üblichen Zeit betragen und sich z.B. von 15 Minuten auf 5 Minuten verringern, was eine entsprechende Verringerung der Abmessungen des Dekantierbehälters ermöglicht, was wiederum eine sehr bedeutsame Ersparnis sowohl bezüglich der Anlage als auch bezüglich des sie aufnehmenden Gebäudes bedeutet, wie auch bezüglich des sonstigen Zubehörs, wie Feucherlöschvorrichtungen usw.

An dem Ende 13 des Dekantierbehälters strömt die obere am wenigsten dichte Phase, die im allgemeinen die organische Phase ist, vermittels einer Schwelle 20 üblicher Art auf ein konstantes Niveau. Um den Stand der Zwischenphase 21 selbsttätig zu regeln, kann man die in der Mitte der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung verwenden, die aus einem Zylinder 22 besteht, in dessen Innerem sich abgedichtet ein Kolben 23 bewegt, der oben durch ein axial angeordnetes Rohr verlängert ist, das an seinem oberen Ende einen Überlauf bildet. Die unten von dem Dekantierbehälter ausgehende Leitung 24 mündet unten an dem Zylinder 22,während

eine Leitung 25 in dem Zylinder 22 oberhalb des Kolbens 23 mündet, jedoch unterhalb des Überlaufs, in allen Stellungen des Kolbens. Durch Verstellung der Höhe des Kolbens durch ein geeignetes Stellmittel wird selbsttätig die Größe des hydrostatischen Druckes in der Leitung 24 eingestellt, wodurch sich die Höhe der Zwischenphase bestimmt.

Die Gesamtheit der Misch- und Dekantieranordnung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, wird batterieweise verwendet, wobei die Anordnung im allgemeinen aus vier Elementen besteht. In Fig. 3 ist schematisch ein Teil einer solchen

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Batterie dargestellt, wobei die die wässrige Phase enthaltenden Leitungen in ausgezogenen Linien und die die organische Phase enthaltenden Leitungen in gestrichelten Linien dargestellt sind und die Pfeile die Strömungsrichtung angeben. Es ist insbesondere erkenntlich, daß der Mischer 1, der in der Mitte der Gruppe der Fig. 3 angeordnet ist, über seine Rinne 15 mit dem Dekantierbehälter 12 in Verbindung steht, der ihm gegenüber angeordnet ist und daß die Leitung 24, die von dem Dekantierbehälter 12 ausgeht, die wässrige Phase über den Zylinder 22 dem Dekantierbehälter zuführt, der rechts in der Fig. angeordnet ist, während die Leitung 26, die von dem Dekantierbehälter 12 ausgeht, die organische Phase dem links vorgesehenen Mischer zuführt. Die gleiche Anordnung wiederholt sich nach und nach über alle Elemente der Batterie derart, daß die wässrige Phase, die von der Pumpe 27 geliefert wird, die gesamte Batterie von links nach rechts durchströmt, während die organische Phase, die von der Pumpe 28 gefördert wird, dieselbe Batterie von rechts nach links durchströmt, d.h. also im Gegenstrom.

Es ist ersichtlich, daß die beschriebene Anordnung zu einer wesentlichen Verkürzung aller Rohrleitungen der Batterie führt, weil alle Rohrleitungen von dem dem Mischer zugewandten Ende 13 des Dekantierbehälters ausgehen und nicht wie üblich von dem entgegengesetzten Ende. Wenn, wie dies häufig der Fall ist, der Wunsch besteht, die organische Phase wiederholt umlaufen zu lassen, genügt es, eine kurze Verbindung 29 (Fig. 3) mit einem Regelventil zwischen der von dem Dekantierbehälter 12 ausgehenden Leitung 26 und dem unteren Bereich des zugehörigen Mischers 1 vorzusehen.

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In Fig. 4 ist das Generalschema einer Anlage dargestellt, die eine Extraktionsbatterie 30 und eine Reextraktionsbatterie 31 enthält, wobei die beiden Batterien beispielsweise vier Stufen der in Fig. 1 dargestellten Art enthalten. In jeder Batterie sind die Stufen in Reihe und im Gegenstrom angeordnet, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, und es ist im einzelnen zu erkennen, daß die wässrige Phase, die den auszuscheidenden Bestandteil enthält, bei 27 ankommt und bei 3 2 ausströmt, während die organische Phase aus dem Vorrat 33 herkommt und von 28 gefördert wird, während sie durch eine Leitung 34 abströmt, die sie unmittelbar dem Eingang der Reextraktionsbatterie 31 zuführt, von der sie durch eine Leitung 35 abströmt, die sie zu dem Vorrat 33 zurückführt, so daß diese Phase in einem geschlossenen Kreis wirksam ist. In der Reextraktiom batterie 31 befindet sich eine andere wässrige Phase, die aus dem Vorrat 36 stammt und durch eine Pumpe 27a zugeführt wird. In der Reextraktionsbatterie 31 fließt sie im Gegenstrom zu der organischen Phase und strömt bei 37 ab.

Die erste wässrige Phase kann beispielsweise aus einer unreinen Lösung bestehen, die u.a. ein bestimmtes metallisches Ion enthält, während die organische Phase aus Kerosin bestehen kann, in welchem ein spezifischer Ionenaustauscher für das Ion gelöst ist, das man auszuscheiden beabsichtigt. Die zweite wässrige Phase kann hierbei durch eine geeignete Salzlösung gebildet v/erden, im allgemeinen einer solchen aus Chlornatrium, die in dem Ionenaustauscher einen umgekehrten Ionenaustausch hervorruft. Man erhält auf diese Weise schließlich bei 37 eine reine Lösung des auszuscheidenden metallischen Ions.

Die Pumpe 8 ist in den Fig. 5 bis 7 gesondert dargestellt.

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Wie Pig. 5 erkennen läßt, enthält die Pumpe 8 einen Stator, der von einer senkrecht angeordneten kegelstumpf förmigen Wand 9 gebildet wird, die oben ausgebaucht ist. In dem Stator ist ein Rotor angeordnet, der aus der senkrechten Welle 7 besteht, die in der Achse des Stators angeordnet ist und auf der drei Flügel 10 von im wesentlichen trapezförmiger Gestalt befestigt sind, die sich von der Welle 7 bis zu der Wand 9 erstrecken, jedoch zwischen sich und der Wand ein begrenztes Spiel freilassen.

Das untere Ende 38 der kegelstumpfförmigen Wand 9 endet unterhalb der abgeglichenen Oberfläche 5 der anzuhebenden Flüssigkeit, während der obere Rand 39 dieser kegelstumpf förmigen Wand einen ringförmigen Überlauf bildet, der die Entleerung der Flüssigkeit durch eine natürliche Strömung zu dem oberen Niveau 40 ermöglicht und hierbei eine Schwelle bildet, die ein Zurückströmen der Flüssigkeit beim Stillsetzen der Pumpe verhindert. Die Anordnung ist vorzugsweise durch eine Schutzhaube 41 abgedeckt, die jedes Herausspritzen von Flüssigkeit verhindert. Auf der Haube 41 wie auch auf einem Träger 42,der oben auf ihr befestigt ist, können zwei Lager 43 und 44 angeordnet sein, in denen die senkrechte Welle 7 umläuft. Ein umlaufender Abweiser 4 5 kann gegebenenfalls auf der Welle 7 unterhalb des unteren Lagers 43 befestigt sein, um dieses ebenfalls gegen Herausspritzen der Flüssigkeit zu schützen. Schließlich ist der untere wirksame Rand 46 der Flügel 10 vorzugsweise im Sinne der Drehrichtung nach vorn gebogen, v/ie dies in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist.

Wenn die Welle 7 von einem Motor oder einem nicht dargestellten Motorgetriebe in Umlauf gesetzt wird, wird die Flüssigkeit, die sich oberhalb ties Niveaus ¹J innerhalb

des Gehäuses 9 befindet, in Drehung versetzt, was ein Aushöhlen der Flüssigkeit in der Mitte und ihr Ansteigen längs der Wände 1 am Umfang hervorruft. Von einer bestimmten Drehgeschv/indigkeit ab erreicht die Flüssigkeit bei diesem Aufsteigen längs der Wände den oberen Rand 47, und die Pumpe beginnt Flüssigkeit zu fördern. Die Welle 7 muß demgemäß normalerwaise mit einer Geschwindigkeit angetrieben werden, die größer als diese Minima geschwindigkeit ist. Diese Betriebsdrehzahl hängt wesentlich von den Abmessungen des Gerätes ab. Bemerkenswerterweise ist diese Geschwindigkeit immer verhältnismäßig klein, d.h. sie liegt zwischen einigen zehn und einigen hundert Umdrehungen pro Minute.

Die Anordnung von drei gleichmäßig verteilten Flügeln an einer Welle 7, die in einer Flüssigkeit umlaufen, bringt eine selbsttätige Zentrierung mit sich, die keinerlei Durchbiegung oder Schv/ingung der Welle 7 zuläßt, was insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn diese Welle in zwei außerhall· angeordneten oberen Lagern 43 und 44 umläuft, wie dies in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist.

Das untere Ende 39 des Kegelstumpfs 9 kann gemäß einer Abwandlung eine zylindrische oder konische Verlängerung aufweisen, die durch einen Boden verschlossen ist und radial oder tangential verlaufende Flüssigkeitseintrittsöffnungen in ihrer Wand aufweist, während der Boden gegebenenfalls ein Lager für die Welle 7 tragen kann.

Die in der vorgenannten Weise gestaltete Pumpe kann nicht nur für die Anordnungen gemäß den Fig. 1 bis 4, sondern auch für andere Anwendungszwecke verwendet werden. L's int in der Tat bemerkenswert, daß ^slGeiii<j sehr große Anpassungs-

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fähigkeit besitzt. Wenn man einmal die umlaufenden Teile in der oben beschriebenen Weise angeordnet und befestigt hat und in einer Kurve die Hubhöhe der Pumpe in Abhängigkeit von der in der Zeiteinheit geförderten Flüssigkeitsmenge einzeichnet, gelangt man zu einer Darstellung gemäß Fig.7,aus der sich ergibt, daß eine äußerst flache Kurve zustandekommt. In der Praxis muß man häufig von einer gegebenen Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit ausgehen, die in den Behälter 2 eingebracht wird und in diesem das untere Flüssigkeitsniveau 5 aufweist, um sodann auf das obere Flüssigkeitsniveau 40 angehoben werden zu müssen. In diesem Fall geht aus der Kurve der Fig. 7 eindeutig hervor, daß wenn die in der Zeiteinheit geförderte Flüssigkeitsmenge plötzlich z.B. auf die Hälfte absinkt, die Hubhöhe sich nur ungefähr um 10% ändert, was sich praktisch durch ein geringes Absinken des unteren Flüssigkeitsniveaus 5 auswirkt. Diese Eigenschaft der Pumpe ist besonders nützlich bei einer vollständigen Anlage gemäß der Erfindung, die mehrere solcher Pumpen aufweist, die Flüssigkeiten zwischen mehreren Rohrleitungen fördern und wobei diese große Anpassungsfähigkeit der Pumpen jedes Regelproblem vermeidet, wenn sich die Flüssigkeitszufuhr ändert.

über diese Eigenschaft hinaus weist die Pumpe gemäß der Erfindung offensichtlich einen außerordentlich einfachen und widerstandsfähigen Aufbau auf, wie auch ihr Raumbedarf gering ist, angesichts der großen Flüssigkeitsmenge, die in der Zeiteinheit über den gesamten Umfang der Schwelle 47 gefördert werden kann. Andererseits erfordert ihre kleine Betriebsdrehzahl nur wenig Energie und führt zu einer erhöhten Förderleistung angesichts der geringen Turbulenz in dem Flüssigkeitsstrom. Tatsächlich bewegt sich die Flüssigkeit nahezu mit einer laminaren Strömung von dem unteren zu dem oberen Ende des Konus. Im übrigen ist diese gleichsam laminare Bewegung einer konstanten

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und merklich großen Zentrifugalkraft unterworfen, die In gewissen Fällen eine nützliche Rolle spielen kann, Insbesondere, wenn die geförderte Flüssigkeit feste Teilchen In Suspension enthält oder eine Dispersion einer anderen Flüssigkeit, die mit der ersten nicht mischbar ist^und wenn man bestrebt ist, die Flüssigkeiten zu trennen.

-Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

ill Anlage zum Vermengen und Trennen von zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten« bestehend aus einem Mischer und einem mit diesem verbundenen Dekantierbehälter, bei welcher der Mischer durch einen Behälter gebildet wird, dem die beiden Flüssigkeiten getrennt zugeführt werden und in welchem ein auf einer senkrechten Welle befestigtes Rührwerk angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischer (1) oberhalb des Rührwerks (6) eine Flüssigkeitshebepumpe (8) aufweist, die aus einem sich nach oben erweiternden kegelstumpf förmigen Stator (9) und einem Rotor mit trapezförmigen Flügeln (1O) besteht, der auf derselben Welle (7) wie das Rührwerk (6) befestigt ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (8) mit dem Dekantierbehälter (12) durch eine lange, etwa waagerechte Rinne (15) von großer Breite und geringer Höhe verbunden ist.
3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rinne (15) sich bis zu dem dem Mischer abgewandten Ende (14) des Dekantierbehälters (12) erstreckt und die Flüssigkeit sich demgemäß in dem Dekantierbehälter (12) auf den Mischer (1) zu bewegt.
4. Anlage nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ende (14) des Dekantierbehälters (12), an dem sich die Rinne (15) entleert, und dem übrigen Raum des Dekantierbehälters (12) ein sich über dessen gesamte Höhe und dessen gesamte Breite vorgesehener Verteiler (18) angeordnet ist, der durch etwa waagerecht angeordnete parallele schmale Platten gebildet ist.

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5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die schmalen Platten in einer solchen Richtung leicht geneigt sind« daß die Koaleszenz und das Zurückhalten der diskontinuierlichen Phase begünstigt wird.
6. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Höhe der Zwischenphase mit Hilfe einer Vorrichtung veränderbar ist, die in der Ausgangsleitung für die dichtere Phase des Dekantierbehälters angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung aus einem in seiner Höhe einstellbaren Kolben (23) besteht, der oben in der Mitte ein einen überlauf bildendes Rohr trägt und in einem Zylinder (22) verschiebbar ist, in welchem die Eingangsleitung (24) unterhalb des Kolbens (23) und die Ausgangsleitung oberhalb des Kolbens (23) , jedoch unterhalb des Überlaufs münden.
7. Anlage nach einem' der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer von dem Dekantierbehälter (12) ausgehenden Leitung (26) und dem Behälter (2) des Mischers (1) eine Rücklaufverbindungsleitung (29) vorgesehen ist.

8. Anlage zur Vermengung und Trennung zweier nicht mischbarer Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Batterie aus mehreren Anlagen zum Vermengen und Dekantieren gemäß den vorhergehenden Ansprüchen enthält, die in Reihe angeordnet sind und derart, daß die beiden Flüssigkeiten im Gegenstrom durch die Anlage hindurchströmen.

9. Anlage zum Reinigen einer wässrigen Lösung, die mit einem metallischen Ion verunreinigt ist, bestehend aus einer Extraktionsbatterie gemäß Anspruch 8, der

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die vorgenannte verunreinigte wässrige Lösung und eine organische Phase, z.B. Kerosin, zugeführt wird, in der ein für das auszuscheidende Ion spezifischer Ionenaustauscher gelöst lst_;und weiterhin bestehend aus einer Reextraktionsbatterie gemäß dem Anspruch 6, der eine wässrige Lösung von Chlomatrium und die organische Phase aus der Extraktionsbatterie zugeführt werden. :

10. Verfahren zum Vermengen und Trennen von zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet,daß man in einem Behälter, dem die beiden Flüssigkeiten getrennt zugeführt werden, eine erste Vorkoaleszenz erzeugt, indem mit Hilfe einer Hebepumpe mit geringer Turbulenz, die mit einem Rühfwerk verbunden ist, das auf derselben Weile befestigt.ist wie die Pumpe, die vermengte flüssigkeit gerührt,und gleichzeitig gehoben wird,und eine zweite Vorkaäleszenz erzeugt, indem man die Flüssigkeit langsam von dem oberen Flüssigkeitsniveau der Hebepumpe einer Dekantiervotrichtung zuführt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die Flüssigkeit in der Dekantiervorrichtung in der Richtung des Mischbehälters strömen läßt.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß man das Niveau der Zwischenphase in der Dekantiervorrichtung selbsttätig konstant hält, indem die Größe des hydrostatischen Druckes in der aus dem unteren Bereich der Dekantiervorrichtung abgehenden Extraktionsleitung geregelt wird.

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13. Flüssigkeitshebepumpe bestehend aus einem Rotor mit einer senkrechten Welle, der in einem Stator umläuft und eine Flüssigkeit von einem unteren Niveau auf ein oberes Niveau hebt, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator aus einer kegelstumpfförmigen, sich nach oben erweiternden Wand (9) besteht, deren unteres Ende (38) unterhalb des unteren FlUssigkeitsniveaus liegt und deren oberes Ende (47) sich oberhalb des oberen Flüssigkeitsniveaus öffnet, während der Rotor drei trapezförmige Flügel (10) aufweist, deren unterer wirksamer Rand unterhalb des unteren Flüssigkeitsniveaus (5) liegt.

14. Pumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der untere wirksame Rand (46) der Flügel (10) im Sinne der Drehbewegung der Flügel (1O) nach vorn gebogen ist.

15. Pumpe nach einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende der konischen Wand (9) eine konische oder zylindrische Verlängerung aufweist, die radial oder tangential verlaufende öffnungen aufweist und durch einen Boden abgeschlossen ist, durch den die Motorwelle (7) vorzugsweise hindurchgeht.

16. Pumpe nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil der Pumpe (8) durch eine Schutzhaube (41) abgedeckt ist.

17_y Pumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte der Schutzhaube (41) ein Lager (43) für die Rotorwelle (7) angeordnet ist und unterhalb des Lagers (43) auf der Welle (7) eine Abweisscheibe (45) befestigt ist, die das Lager (43) gegen Flüssigkeitsspritzer schützt.

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18. Pumpe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (7) weiterhin in einem zweiten oberen Lager (44) gelagert ist, das an einem oben auf der Schutzhaube (41) sitzenden Träger (42) befestigt ist.

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