DE2905308A1 - Vorrichtung zur verteilung eines gases in einem fluidum - Google Patents

Vorrichtung zur verteilung eines gases in einem fluidum

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Description

PATENTANWALTS DIPL.-INS. R. SPLANEMANN 2j dipu-chem. dr. B. REITZNER
ZUQHL. VERTRETER BEIM EPA · PROFESSIONAL· REPRESENTATIVES BEFORE EPO ■ MANDATAIRE5 AQREES PRES L1OEB
Trondhjems Mek. Verksted A/S
Trondheim/Norwegen
Patentanmeldung
sooo München a 12. Febr. 1979
Tal
Telefon (089) 22 6207/22 6209 Telegramme: Invenfius München Telex: 528418 intus d
Unsere Akte: 4680-1-10.593
Ihr Zeichen:
"Vorrichtung zur Verteilung eines Gases in einem Fluidum"
98 367 0 556
Konten: Deutsche Bank AG, München, ICcmto-Nr. 2014 009 - Postscheck: München 600 60-807
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotor zur Speisung und Feinverteilung eines Gases in einem Fluidum.
Der vorliegende Rotor eignet sich besonders zur Speisung von Luft in feinverteilter Form in eine Flotationsvorrichtung. Flotation ist ein bekanntes Verfahren zum Trennen eines oder mehrerer wertvollen Bestandteile von unerwünschten Bestandteilen. Ein typischer Anwendungsbereich ist die Anreicherung von Erzen, wobei Luft in feinverteilter Form in eine wässrige Suspension aus feinverteilem Erz und Wasser eingebracht wird. Die feinverteilten Luftblasen haften an den erwünschten Bestandteilen und führen diese an die Oberfläche, wo die erwünschten Teilchen und Luft meist in der Form eines Schaumes vorliegen, der von der Suspension entfernt werden kann.
Zur Verbesserung der Selektivität und Wirksamkeit der Flotation werden in der Regel gewisse Hilfsmittel, wie oberflächenaktive Stoffe zugesetzt, welche eine bessere Haftung zwischen den erwünschten Bestandteilen und den Luftblasen herbeiführen.
Eine allgemeine Diskussion des Flotationsverfahrens findet sich in Kirk-Othmer: "Encyclopedia of Chemical Technology", second eddition, volume 9, Seiten 380 bis 398.
Die Luft kann in verschiedener Weise in die Aufschlämmung oder Dispersion eingeführt werden, beispielsweise durch Speisung von Luft unter Druck enthaltendem Wasser, wobei die absorbierte Luft nach Druckentlastung in der Form von feinen Luftblasen abgegeben wird.
Das üblichste Verfahren umfasst jedoch Feinverteilung der Luft auf mechanischem Weg, beispielsweise mittels eines Rotors, der in höherem oder geringerem Ausmass zugeführte Luft in die Suspension hinen-"schlägt".
Mechanische Vorrichtungen dieser Art sind beispielsweise in der norwegischen PS 116 156, in den US-PS 2 609 097, 3 070 229, 3 327 851, 3 393 802, 3 393 803, 3 409 130, 3 437 203, 3 485 484, 3 752 313 und in der DT OS 26 59 230 beschrieben.
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Für Flotationszwecke ist erwünscht, dass die zugeführte Luft eine möglichst grosse Oberfläche im Verhältnis zum zugeführten Luftvolumen aufweist, d.h., dass die Luft in der Form von möglichst feinverteilten und kleinen Blasen zugeführt werden soll.
Beispielsweise ist in der US-PS 2 609 097 ein Rotor beschrieben, wo die Luft mittig durch ein Zufuhrrohr zugeführt und radial in die Suspension über eine Mehrzahl von sich zvcn Umkreis des Rotors erstreckenden Kanälen verteilt wird, wobei die Kanäle in eine Nut münden, deren eine Seite derart gestaltet ist, dass die Luft während der Rotation des Rotors von diesem in die umgebende Suspension geschleudert wird.
In der US-PS 3 485 484 ist beispielsweise ein Rotor dargestellt, wo die Luft mittig zugeführt und durch Kanäle in den Rotorflügeln hinausgeführt und somit in die umgebende Suspension hineingedrückt wird.
Laut der vorliegenden Erfindung ist ein Rotor zum Speisen von Luft in ein Fluidum geschaffen, wo der Rotor derart gestaltet ist, dass eine wirksamere Verteilung von höchst feinverteilten Luftblasen in der Suspension erzielt wird, und wobei erzielt wird, dass die feinverteilten Luftblasen verhältnismässig langsam und ruhig durch die Suspension hochsteigen und dabei die Möglichkeit, dass zwischen einem erwünschten Bestandteil und einer oder mehreren Luftblasen Kontakt entsteht, erhöhen,wodurch der Wirkungsgrad der. Flotation zunimmt.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erzielt, dass mittig zugeführte Luft aus einer geeigneten Quelle unter geeignetem Druck und unter Einfluss der Rotordrehung durch Kanäle tangential aus einem mittigen Speisekanal geleitet wird. Die Luft wird anfänglich in der Form von verhältnismässig grossen Luftblasen in die Suspension gedrückt. Diese Luftblasen werden infolge einer Wirbelbildung hinter der Rotorrippe und durch Zusammenstoss mit der nachfolgenden Rotorrippe in kleinere Blasen zersetzt. Die endgültige Feinverteilung der gebildeten Luftblasen erfolgt, indem die die gebildeten Luftblasen enthaltende Suspension gegen ortsfeste Hindernisse stösst, die kreisförmig in einem geeigneten Abstand um den Rotor vorgesehen sind. Die Luft wird somit zuerst dadurch dispergiert, dass die gebildeten Luftblasen
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gegen die Rotorrippen anstossen, und danach wird die teilweise dispergierte Luft durch Anstossen gegen um den Rotor kreisförmig vorgesehene Statorrippen weiter dispergiert.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung naher erläutert, wo Fig. 1 eine Flotationsanlage, teilweise im Schnitt darstellt, wo der erfindungsgemässe Rotor eingesetzt ist.
Fig. 2 ist ein Schnitt durch den Rotor.
Fig. 3 ist ein partieller Schnitt durch den Rotor.
Fig. 4 zeigt eine Ansicht entlang der Linie A-A in Fig. 2 und 3.
Fig. 5 zeigt, wie die zugeführte Luft zerkleinert wird, wenn der Rotor arbeitet.
Aus Fig. 1 gehen die wesentlichen ein Flotationsgefäss 1 bildenden Elemente hervor. Das Gefäss 1 besteht aus Sietenwandungen 2 und einem Boden 3. Im dargestellten Beispiel werden zwei Rührwerke 4 und 5 verwendet, die ein gemeinsames Triebwerk (nicht dargestellt) haben, derart, dass die beiden Rührwerke mit der gleichen Drehzahl drehen.
Ferner geht hervor, dass ein Drucklufttank 6 Luft zu den Rührwerken 4 und 5 durch hohle Driebwellen 7 und 8 speist. Die Luft wird unter einem vorbestimmten abhängig von der Konsistenz der Suspension eingestellten Druck gespeist. Am unteren Abschnitt der jeweiligen Triebwellen 7,8 ist ein s.g. Flügelrad bzw. ein Rotor 9 vorgesehen, dessen unterer Bereich 10 in einem vorbestimmten Abstand vom Boden endet.
Eine Mehrzahl von Statorrippen 11 ist ortsfest am Boden 3 in Kreisform um den Rotor 9 mit hinreichendem Spiel zwischen den inneren Seitenrändern 12 des Stators 11 vorgesehen und der Rotor 9 weist eine Mehrzahl von Rotorrippen 13 auf.
Eine Trennwand 14 unterteilt das Gefäss 1 teilweise in zwei Abteile.
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Fig. 3 zeigt den Hohlraum 15 der Triebwelle 8, durch welchen die Luft aus den Druckflaschen 6 zum Rotor 9 gespeist wird.
Fig. 4 zeigt Luftkanäle 16 im Rotor 9.
Aus Fig. 5 geht die relative Bewegung der Luft gegenüber der Drehung des Rotors hervor. Die Luft aus dem Drucklufttank 6 wird dem Hohlraum 15 im Rotor 9 unter einem der jeweiligen Konsistenz der Suspension angepassten Druck zugeführt. Bei einer verhältnismässig dünnen Suspension kann der Druck beispielsweise 0,2 kg/cm sein.
Bei Betriebsstockung, z.B. Stromunterbrechung, sinken die suspendierten Teilchen zum Boden 3 ab und setzen sich dort in der Form eines Belages ab, der sich im Gefäss so weit hinauf erstreckt, dass der Rotor abgedeckt wird. Beim Ingangsetzen wird der Rotor somit ein sehr hohes Drehmoment fordern, um die Ablagerung los zu werden, was wieder einen hohen Leistungsbedarf beim Ingangsetzen bedingt. Zur Abhilfe kann der erfindungsgemässe Rotor aus Gummi oder einem ähnlichen elastischen Werkstoff hergestellt sein, was bedeutet, dass die Rippen 13 beim Ingangsetzen durchbiegen, so dass sie annähernd gegen die Buchse des Rotors gedrückt werden und derart das Ingangsetzungsmoment bedeutend herabsetzen. Zur weiteren Herabsetzung des Momentes kann die Biegungssteif igkeit der Rippen mechanisch geschwächt sein, indem die Rippen beispielsweise mit von oben nach unten fortschreitend abnehmender Materialstärke gestaltet sind, so dass der untere Abschnitt einer Rippe mehr biegsam ist als der obere Rippenabschnitt. Eine herabgesetzte Biegungssteifigkeit des unteren Abschnittes der Rippen 13' kann ggf. auch mittels geeigneter Aussparungen im Werkstoff erzielt werden.
Versuche mit der erfindungsgemässen Vorrichtung in einer Flotationsanlage haben ergeben, dass wenn die Rippen aus einem elastischen Werkstoff hergestellt und ferner wie oben erwähnt abgeschrägt sind, lässt sich die Flotationsanlage ohne manuelle Hilfe ingangsetzen, während manuelle Hilfe normal beim Ingangsetzen konventioneller Rotoren aus einem unelastischen Werkstoff erforderlich ist.
03 836/0556

Claims (7)

  1. Patentansprüche
    "l2 Vorrichtung zum Speisen und Dispergieren eines Gases in einem Fluidum, welche einen Rippen aufweisenden, drehbaren Rotor und einen ausserhalb gelegenen, Rippen aufweisenden Stator umfasst, wo der Rotor Mittel zur Einbringung eines Gases, wie Luft, in einen mittig im Rotor vorgesehenen Hohlraum aufweist, ab welchem Hohlraum sich Kanäle zur Speisung von Luft in das Fluidum erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle zwischen zwei benachbarten Rippen münden und in der Rotorbuchse nahe der Rückseite je einer Rippe vorgesehen sind, und dass die Achse jedes Kanals einen Radius durch die Rippe an deren Rückseite der Kanal mündet kreuzt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Kanals einen Winkel von 20 bis 60 gegenüber dem Radius des Rotors einschliesst.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzei chnet, dass einer der Seitenabschnitte der Kanäle, welcher an der Wurzel der Rippe mündet, annähernd tangential und annähernd gradlinig ab des Umkreises des Zufuhrraumes verläuft.
  4. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzei chnet, dass mindestens die Rippen des Rotors aus Gummi oder einem anderen elastischen Werkstoff hergestellt sind.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen am Unterrand geringere Biegungssteifigkeit aufweisen als am Oberrand.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die unteren Abschnitte der Rippen mechanisch geschwächt sind.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und dem nachfolgenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die WerJcstoffstärke der Rippen von oben nach unten abnimmt.
    90 9 836/055B
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