DE2907257A1 - Einrichtung zur durchlueftung von truebe - Google Patents
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Description
- EINRICHTUNG ZUR DURCHGÜFTUNG VON TRÜBE
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Anreicherung von Bodenschätzten, insbesondere auf eine Einrichtung zur Durchlüftung von Trübe in den Flotationsmaschinen und kann bei Durchlüftung von Abwasser bei dessen Reinigung sowie bei der Sättigung der Flüssigkeiten durch Gase ihre Anwendung finden.
- Die Erbauung der Flotationsmaschinen großer Durch leistung, bezogen auf die Trübe (800 bis 1000 m3 /h) er dert, wirtschaftliche und einfache Laufräder zu entwickeln, die erhebliche Luftmengen ansaugen, dispergieren und im Flüssigkeitsraum verteilen können.
- Die Menge der durch ein Laufrad angesaugten truft hängt von der Effektivität des hinter den taufradsoliaufeln stattfindenden Ejektionsvorganges ab, die ihrerseits von der gebildeten Berührungsfläche der Phasen Flüssigkeit-Gas abhängig ist. Diese Berührungsfläche ist dem Umfang der Umströmung der Laufschaufeln proportional. Je größer der Uruströmungsumfang der Laufschaufeln ist, desto mehr Luft saugt das Iiaufrad.
- Bekannt sind Einrichtungen zur Durchlüftung von Flüssigkeit, die eine mit einem Laufrad in Form einer Nabe mit radial auseinandergehenden Hohlschaufeln (Röhren) verbundene Hohlwelle enthalten, in deren Körper an verschiedenen stellen radialverla ufende Bohrungen ausgeführt sind (s. DL-PS Nr. 81 3£6, D1'-PS Nr. 1 028 u0+, und US-PS Er. 2 609 097). Bei der arbeit; der genannten Durchlüftungseinrichtungen bildet sich hinter dem Schaufelkdrper eine Flüssigkeitsabreißzone, in welche die Luft einzutreten beginnt.
- Da das Flüssigkeitsabreißen an den Schaufelkanten erfolgt, wird der Umströmungsumfang in diesen Laufrädern nur durch die Schaufelhöhe bestimmt. Deshalb besteht ein gemeinsamer nachteil der genannten Durchlüftungseinrichtungen dareine in, daß sie alle nur geringe Luftmenge ansaugen, die viel kleiner ist als die zur wirkungsvolleren Durchführung des Flotationsvorganges erforderliche Luftmenge. Darüber hinaus wird die angesaugte Luft im Kammerraum nicht; fein genug dispergiert sowie nicht gleichmäßig genug verteilt. Dieser Umstand erklärt sich dadurch, daß die Menge der Ejektionsluft bei diesen Durchlüftungseinrichtungen von der Menge der den Durchlüftungseinrichtungsraum durchströmenden Flüssigkeit, Schaufelhöhe (Gesamtumströmungsumfang), von dem Vorhandensein einer Statorvorrichtung, und zwar von der Spaltgröße zwischen Schaufelstirnflächen der Durchlüftungseinrichtung und des Stat-ors usw. abhangt.Es ist zu bemerken, daß die Dispergierung und Verteilung der Luft durch diese Durchlüftungseinrichtungen hauptsächlich die Ausführungsart der Statorvorrichtung wie Schaufelzahl des Stators, -höhe, -anstellwinkel bestimmt.
- Bekannt sind auch Durchlütungseinrichtungen für Flüssigkeiten, die eine welle mit Nabe und 2ber bzw. unter der Nabe befestigte, radial verlaufende Schaufeln enthalten, wänrand die Nabe selbst zur wellenachse unter einem Winkel schräs stcht (s. DT-PS Nr. 1 186 422, Kl. 10, 5; Nr. 1 193 295, Kkl. 1c, 5 ; US-PS Nr. 3 256 967, Kl. 209-169 bzw. N. F.
- meschtscherjakpw "Flotationsmaschinen", Verlag "Nedra", Moskau 1972, SS. 68 bis 72). In diesen Durchlüftungseinrichtungen werden an beiden Seiten der nabe radial verlaufende Schaufeln veränderlicher Höhe eingebaut, deren obere und untere Kanten in waagerechtverlaufenden Ebenen liegen. In der rabe werden zvei Kanäle ur Luftzufuhr zu den unteren schaufeln des Laufrades vorgeschen. u den oberen Laufradschaufeln tritt die Luft durch ein Mantelrohr der Welle.
- 1)ie Durcnlüftungseinrichtung ist mit dem Stator mit einer regelbaren Größe des oberen bzw. unteren Spaltes umgeben. Beim Betrieb des Laufrades tritt die Trübe durch die genannten Spalte hinein und entwickelt bei deren Herausschleudern in Radialrichtung der laufradschaufeln entlang eine Ejektienswirkung an Schaufelkante, wodurch in die Durchlüftungseinrichtung die Luft angesaugt zu werden beginnt.
- Ein nachteil der obenaufgezählten Durchlüftungseintichtungen besteht darin, da, deren Duichlüftungsvermögen unstabil ist und von der Größe des Ober- bzw. Unterspaltes im Stutor, des Spaltes zwischen den Stirnkantenflächen der Schaufeln der DurchlüStungseinrichtung und des Stators, von der Schaufelhöhe der Durchlüftungseinrichtungen selbst abhäng Es ist besonders zu unterstreichen, daß die Luft in dem Kammerraum durch diese Durchlüftungseinrichtungen nicht gleichmäßig eng verteilt wird, da die dabei dispergierte Luft aus dem Stator in einem schmalen Ring austritt, dessen Stärke durch die Schaufolhöhe im Stator bestimmt wird.
- Von allen bekannten Durchlüftungseinrichtungen kommt der erfindungsgemaßen besonders nah die Durchlüftungseinrichtung gemäß UdSSR-Erfinderschein -Nr. 478 612, Kl. B03 1/16 Diese Durchlüftungseinrichtung hat eine hohle zelle und Nabe mit einer Mehrzahl von sich in Radialrichtung erstreckenden Schaufeln in Form von Röhren mit einer Reihe von an der Erzeugenden liegenden Schlitzen.
- Darüber hinaus besitzt die Nabe einen ihre Höhe übertreffenden Durchmesser, während die Röhren mit längsverlaufenden Außenrippen versehen sind, die vor den genannten Schlitzen liegen.
- Diese Durchltiftunseinrichtung ist dadurch nachteilig, wie dies deren zweijähriger, dauernder Betrieb bestatTlgt hat, daß in dieser die Luft schwach dispergiert; wird und die Luftblachen im Kammerraum ungleichmäßig verteilt erden, was sich beim Flotationsvorgang duich Ä1rniedrigung der Qualitätsdaten beim Betrieb der Flotationemaschinen negativ auswirkt.
- Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, die obengenannten Nachteile zu vermeiden.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Durchlüftung von Trübe zu entwickeln, in der eine intensivere Abführung der angesaugten Luft aus dem Raum zwischen den Laufradröhren möglich wird.
- Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Einrichtung zur Durchlüftung der Trübe, die eine hohle Welle besitzt, welche mit dem Laufrad in Verbindung steht, das in Form einer hohler Nabe mit radialauseinanderlaufenden Röhren ausgeführt ist, an deren Erzeugenden Schlitze zum Austritt der durch das Laufrad angesaugten Luft vorgesehen sind, erfindungsgemäß an den Rohren auf der Wellenseite dem Laufrad koaxial ein flacher Ring angeordnet ist, der mit der Nabe einer Ringspalt bildet, während zwischen jedem Paar benachbarter Hohen an der zu diesen zugekehrten Flache des I?inges eine Rippe entlang der Tangente an dessen Innenkreis verläuft, de ren Peripherieende in die Abreißzone der Trübe von dem Außenende der in Drehrichtung des Laufrades vorauseilenden Röhre hineinragt.
- Durch die erSindungsgemä.e Einrichtung wird eine wesentliche Intensivierung des Durchlüftungsvorganges erreicht.
- Bei Drehung der Durchlüftungseinrichtung entstehen hinter den Röhren Zonen, in welchen die Flüssigkeit vom Körper der Rohre abreißt und in die dann die Luft eintritt, die hiernach durch die von den Röhren abreißenden, feindispergierten Wasserstrahlen zerschmettert wird. Zur intensiveren Abführung der dispergierten Luftblässchen ist ein mächtiger Wasserstrahl erforderlich, den gerade der flache Ring jede und unter diesem angeordnete Rippe entwickeln. Die Flüssig keit tritt dabei, indem sie durch den durch den Ring und die Nabe gebildeten Ring spalt in den drehenden Durchlüftungseinrichtungeraum von oben bzw. zwischen den benachbarten Röhren von unten strömt, auf die Rippe, an der sie in zwei Ströme zerteilt wird. Der eine Flüssigkeitsstrom umströmt die Unterkante der Rippe, reißt von dieser ab und schafft somit eine zusätzliche Zone der Abreißung und Dispergierung der Luft. Der zweite Flüssigkeitsstrom wird unter der Einwirkung der Zentrifugalkräfte den länges der Rippe hinausgeschleudert und schneidet dabei hinter der Rohre entstandenen Luftstrahl Unter diesen Verhältnissen erfolgt eine intensivere Abführung der dispergierten Luft aus der Flüssigkeitsabreißzone hinter der Röhre, die gerade eine gleichmäßigere Luftverteilung im Kammerraum begünstigt.
- Vorteilhafterereise beträgt der Abstand zwischen dem Peripherieende der Rippe und dem Außenende der in Drehrichtung des Laufrades vorauseilenden Rohre er 1/5 des zwischen den Achsen zwei benachbarter Röhren am Außenkreis des flachen Ringes liegenden Bogens.
- Bei einem kleineren Abstand zwischen den Enden der Rippe und Rohre nimmt die Menge der durch das Laufrad angen saugte Luft ab, und deren Dispergieren und Verteilung im Kammerraum verschlechtern sich.
- Bei einem größeren abstand zwischen den Peripherieenden der Rippe und söhne steigt die durch die Dur chltiftungse inrichtung verbrauchte Leistung stark an.
- aus diese weise wird bei dem Zwischenabstand 1/5 des Kreisbogens eins größtmögliche durchlüftung erzielt, die Dispergierung der Luft sowie deren Verte@lung in kammerraum verbessert und der Leistungsverbrauch verringert.
- Es empfiehlt sich als zweckmäßig, daß der hußendurchmesser des Flachringes gieich dem des Laufrades ist.
- Wenn der Ringdurchmesser größer als der Durchmesser des Laufrades ist, so muß auch die Lange der Rippe vergrößert erden, da sonst der Vertellungseffekt der Luft sich verschlechtert, was eine Steigerung des Leistungsverbrauchs verursacht.
- Wenn aber der Ringdurchmesser kleiner als der Durchmesser des Laufrades ist, so liegt ein Teil der Röhren und Rippen offen. Dadurch verschlchtert sich ebenfalls der Verteilungseffekt der Luft, steigt der Leistungsverbrauch an, wird die Menge der angesaugten Luft kleiner.
- Es empfiehlt sich als äußerst æweckmaßig, daß die Breite der Rippen, von der ubnteren Ebene des Flachringes gemessen, 3/4 des Röhrendurchmessers ausmacht.
- Bei der Drehung der DurchlüStungseinrichtung entstehen die Abreißzonen der Flussigkeit, die in ihrer Höhe dem Durchmesser der Röhren gleich sind. Die Anordnung in diesen xbreißzonen von Rippen, die die gleiche bzw. eine kleinere Breite aufweisen, wird keinen wesentlichen einfluß auf den Leistungsverbrauch ausüben. Infolgedessen begünstigt eine Rippenbreite, die kleiner als der Durchmesser der Röhren ist, die Erniedrigung des Leistungsverbrauchs.
- Wie festgestellt'wird die effektivste Arbeit der erfindungsgemäßen Finrichtung unter den Verhältnissen erzielt, wenn das Laufrad auf der Welle unter einem Winkel zu dieser von 75 bis 850 montiert ist.
- Die radialen Strome der belüfteten Flüssigkeit, die die Durchlüftungseinrichtung herausschleudert, werden dabei von senkrechten Flü.ssigkeitspulsationen überlagert, die zur Bildung von zusätzlichen Hohlräumen (Kavernen) des Kontinuums der Trübe um die drehende Durchlüftungs einrichtung herum führen, in welche dann die aus der Flüssigkeit ausgeschiedene Luft intensiv einzutreten beginnt.
- Das führt zu einer weiteren Intensivierung des Sättigungsvorganges der Flüssigkeit mit der Luft und verbessert die Luftvertellung im Kammeraum.
- Bei Vergrögerung des Schrägstellungswinkels der Nabe zur Welle nimmt auch der Laistungsverbrauch zu und verschlechtert sich die Luftverteilung im Kammernraum.
- Bei Verminderung des genannten Schräg/stellungswinkels verkleinert sich auch die Stärke der Flü.ssikeitspulsationen, wodurch die Kavernen an dem Laufrad herum verschwinden.
- andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung wer den aus nachfolgender, ausführlicher Beschreibung von Ausführungsbeispielen und beigelegter Zeichnungen vorständlioher Es zeigt: Fig. 1 erfindungsgemäße Durchlüftungseinrichtung in Draufsicht; wig. 2 den Schnitt 11-11 der Big. 1; Fig. 3 Ausführungsabänderung der erfindungesemäßen Dur chlütungseinrichtung.
- Durchlüftungeinrrchtung (Fig. 1, 2, 3) schließt eine hoille Senkrechtwelle 1 ein, die nit einer Larfrand in ÄTerbindung steht. Das Daufrad wird in Form einer hohlen Nabe 2 mit radislavseinandergehenden Röhrenchaufaln 3 ausgeführt, die längs deren Erzeugonden einer Schlitzoinschnitt 4 aufweissn. aus den Schaufeln 3 ist ein Flachring 5 eines hussendurchmessersbefestigt, der dem Durchmesser des ganzen Laufrades gleich ist, welcher Flachring 5 einen Ringspalt 6 zwischen seinem Innenrand und der Nabe 2 bildet.Än der unteren Fläche des Flachringes 5 werden Rippen 7 zwischen den benachbarten Schaufeln 3 längs der Tangente an seinen Innenrand derart angeordnet, daß das Außenende einer Rippe 7 von dem A außenende der vorn befindlichen Schaufel 3 in einem Abstand von 1/5 des zwischen den Achsen zwei benachbarter Rohrenschaufeln 3 auf den Außenrand des Flachringes 5 eingeschlossenen Kreisbogens liegt. Die Breite der Rippen 7 beträgt 3/4 des Durchmessers der Röhrenschaufeln 3. Pei einer den Durchmesser der Schaufeln 3 übersteigenden Breite der Rippen 7 nimmt die verbrauchte Leistung stark zu. Wenn aber die Starke der Rippen 7 dem Durchmesser der Röhrenschaufeln 3 @ weich ist wächst ebenfalls die verbrauchte Leistung Die Durchlüftungseinrichtung arbeitet wie folgt.
- Bei der Drehung der Durchlüftungseinrichtung entstehen inter den Röhrenschaufeln 3 Totwassergebiete mit Verwirbelung, in welche die Zuft durch die hohle Welle 1, Nabe 2 une den Schlitzernschnitt 4 eintritt. Da in der erfindungsgemäßen Durchläftungseinlichtung die Flüssigkeit bei deren Drehung in den Raum zwischen den Röhrenschaufein 3 aus dem Unterteil der Durchlüftungseinrichtung under dem Flachring 5 und über den Ringspalt 6 gerät, so umströmt ein Flüssigkeitsteilstrom nach dem Erreichen der Rippe 7 deren Unterkante und bildet somit eine zusätzliche Zone der intensiveren Dispergierung, während der andere Flüssigkeitsteilstrom sich mit einer gr@ßen Geschwindigkeit längs der Rippe 7 be@egt, den hinter der Röhrenschaufel 3 erzeugten Luftstr7lilL überquert und ihn evakuiert und in dem Raum der Kammer gleichmäßig verteilt, in der die betreffende Du rchlü#tungseinrichtung untergebracht ist, was den Durchlüftungsvorgang bedeutend intensiviert.
- Eine wichtige Bedingung der Intensivierung des DurchlUf -ungsvorganges liegt in der genauen Ermittlung der Anordnungsstelle der Rippen 7 und deren Abmessungen.
- Die Anordungsstelle der Ripen -7 ergibt sich aus der Länge der Flüssigkeitsabreißzone vom Körper der Röhrenschaufel 3.
- Da die auflaufgeschwindigkeit der Flüssigkeit auf die Schaufel 3 und die Schleudergeschwindigkeit der Flüssigkeit bei deren Trägheissbesegung gleichgroß sind, so wird eine Flüssigkeitsstromhälfte beim Eintritt des Flüssigkeits stromes in den Innenraum der Durchlüftungseinrichtung von unten in die Kammer hineingeworfen und umströmt die Untetkante der R0hrenschaufel 3, während die zweite Flüssigkeitsstromhälfte durch die Röhrenschaufel 3 in entgegengesetzter Richtung abgeschleudert wird. Darum, wenn innerhalb der Flüssigkeitseintrittszone in den Raum der Durchliiftungseinrichtung, mit anderen orten am Endpunkt der Abreizone, eine zusätzliche Rippe eingebaut wird, so kommt diese in Berührung mit dem abgeschleuderten Flässigkeitsteilstrom und wirkt bei dem Umströmungsvorgang mit, was zu einer bedeutenden Vergrößerung der dabei entstehenden Grenzflächen Flüssigkeit-Gas führt, und dies seinerseits macht den ispergierungsvorgang der Duft antensiver.
- der Anßer der Vergrößerung der Zone der intensiveren Durchlüftung durch Anwendung der Rippe 7 gibt diese eine Möglichkeit, die Zentrifugalgeschwindigkeit des Wasserstromes zu vergrößern, wodurch eine gleichmäßigere Verteilung der Luftbläschen über den kammerquerschnist gewährleistet wird.
- Unter Barücksichtigung dessen, daß die iuerschnittsfläche des Ringspaltes 6, durch den Flüssigkeit in die Durchlüftungseinrichtung eintritt, viel größer ist, als die der Austrittsdifnung, die durch die Außenenden de vorn liegenden Röhrenschaufel 3 und Lippe 7 gebildet ist, und als die den unteren Seite des Flachringes 5, erhält die Flüssigkeit bei ihrer Bewegung iangs der Rippe 7 unter der Zentrifugalkraftwirkung am Sutritt aus der Durchlüftungseinrichtung eine größers Ausströmungsgeschwindigkeit, die den Durchlüftungsgrad d er Trübe wesentlich erhöht und die Luftverteilung im Kammerraum verbessort.
- Bei Anergdnung der Nabe un@er einem Winkel zwischen 75° und 85° (Fig. 3) zur Wellenachse überlagern die durch die Taumelbewegung der Nabe 2 hervorgerufenen VertikalflUssigkeitsstrbme die radialen Flüssigkeitsausflußströme aus der Durchlüftungseinrichtung.Das veruraacht zusätzliche Hohlraume (Kavernen) im Kontinuum der Trübe um die Durchlüftungseinrichtung herum, in welche die Buftbläschen aus der Flüssigkeit intensiv eintreten.
- Unter Betriebsbedingungen wurden Vergleichsprüfungen der bekannten und erfindungsgemäßen Durchlüftungseinrichtung durchgeführt, die in Flotationsmaschinen montiert waren. Die ergebnisse die Untersuchungen sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt.
- bekannte Durchlüftungs- erfomdimgsgemäße Durcheinrichtung lüntungseinrichtung Trübe- Fest- Luft- Konzen- Asche Abgän- Trübe- Luft- Fest Konzen- Abgäanbela- stoff- an- trat % ge % belas- an- stoff- trat ge stung gela- saug- g/l Asche tung sang- bela- g/l Asche % %Asche m³/h stung- menge- m³/h menge stung t/h m³/h m³/g t/h 250 26,3 300 256 8,6 74,9 395 370 39,5 274 7,6 76,0 300 28,8 285 250 9,0 69,8 400 350 40,0 270 7,9 75,9 Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, weist die mit der bekannten Durchlüftungseinrichtung ausgestattete Flotationsmaschine eine genugende Durchlüftungscharakteristik (250 bis 300 m3/h Luft je Durenlüftungseiprichtung) auf; eine ungenügende Luftdisperäierung und -verteilung im Kammerdie raum aber setzen sowohl quantitativen als auch qualitativen Betriebsergebnisse der betreffenden Flotationsmaschine herab.
- Bei der Trübebelastung 300 m3/h wurden Abgänge mit einem geringeren Aschengehalt (69,8%) und nicht genügender Konzen * tratdichte wegen Barbotagesrscheinungen erhalten, die auf der Trübeneberfläche auftreten und zur Zerstörung der Schaumschicht in der Kammer führen.
- Beim Einbau der erfindungsgemäßen Durchlüftungseinrich tung wurde die Belastung je Flotationemaschine bis auf 400 m3/h und in Einzelfällen darüber erhöht.
- Es muß hervorgehoben werden, daß das Durchlüftungsverhalten der erfindungsgemäßen Durchlüftungseinrichtung das der bekannten Einrichtung wesentlich übertrifft (350 bis 370 m3/h Luft je Durchltiftungseinrichtung), besonders bemerkbar haben sich die Dispersität der Luftbläschen und deren Verteilung im Kammerraum verbessert, was auch die bei der Untersuchung der Durch-iUftungs'einrichtung selbst erhaltenon Ergebnisse bestätigen, So erreicht beispielsweise * Durchlüftungserscheinungen die Konzentratdichte bei 2fachervergröerung der Trübebelastung viel größere Werte (die Konzentratdichte nahm von 250 g/l bis auf 274 g/l), der Aschegehalt hat sich etwa um ist vermindert, während die Abgängenmenge um 1 bis 6% vergrößert.
Claims (5)
- PATENTANSPRÜCHE : 1. Einrichtung zur Durchlüftung von Trübe mit einer hohlen Welle, an der ein Laufrad befestigt ist, das in Form einer Hohlnabe mit radial auseinandergehenden Röhren ausgeführt ist, längs deren Erzeugenden Schlitzeinschnitte zum Austritt der duch das Laufrad angesaugten Luft vorgesehen sind, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß an den Höhen (3) zur Seite der Hohlwelle (1) ein mit der hohlnabe (2) einen Ringspalt (6) bildender Flachring (5) dem Laufrad koaxial angeordnet ist, während zwischen jedem -aan Denachbarter Röhren (33 an der diesen zugekehrten Fläche des Flachringes (5) längs einer Tangente an deren Innenrand eine Rippe (7) vorgesehen ist, deren Peripherieende in die Zone des Strömungsabrisses von dem Außenende der in Richtung der Laufraddrehung vorauseilenden Röhre (3) hineinragt.
- c. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e u n z e i c h n e t , daß der Abstand zwischen dem Peripherieende der rippe (7) und Außenende der in Richtung der Laufraddrehung vorauseilenden Röhre (3) rer 1/5 des zwischen den Achsen zwei@ benachbarter Röhren (3) an der Außenkreislinie des Flachringes (5) eingeschlossenen Kreisbogens ausmacht,
- 3. Einrichtung nach Anspruch 1, 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Außendurchmesser des Flachringes (5) dem Laufraddurchmesser gleich ist.
- 4. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Breite der Rippen (7), von der unteren Oberfläche des Flachringes (5) gemessen, 3/4 des Durchmessers der Röhren (3) beträgt.
- 5. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t, daß das Laufrad an der Hohlwelle (1) unter einem Winkel zu dieser zwischen 756 und 85° angeordnet ist.
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