DE2907257C2

DE2907257C2 - Vorrichtung zur Durchlüftung von Trüben

Info

Publication number: DE2907257C2
Application number: DE2907257A
Authority: DE
Inventors: Anatoly Nikolaevic Belizky; Vyaceslav Demyanovic Kuznezov; Ivan Charitonovic Makeevka Donezkoi Oblast' Plastovez; Boris Petrovic Charkov Preobrasensky; Valentin Ermilovic Charkov Rosnov; Jury Viktorovic Stepanov
Original assignee: UKRAINSKIJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ UGLECHIMICESKIJ INSTITUT CHARKOV SU
Current assignee: UKRAINSKIJ NAUCNO-ISSLEDOVATEL'SKIJ UGLECHIMICESKIJ INSTITUT CHARKOV SU
Priority date: 1979-02-24
Filing date: 1979-02-24
Publication date: 1982-04-22
Also published as: DE2907257A1; GB2043475B; FR2453668A1; GB2043475A; FR2453668B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Durchlüftung vo Trüben mit einer im wesentlichen senkrecht angeordneten hohlen Welle mit einem an ihr befestigten Laufrad in Form einer Hohlnabe mit von dieser in Radialrichtung ausgehenden Röhren, in denen auf der Flüssigkeitsabströmseite längs einer Erzeugenden Schlitzeinschnitte zum Austritt der durch das Laufrad angesaugten Luft vorgesehen sind. Eine solche Vorrichtung ist aus dem SU-Erfinderschein 478 612 bekannt.

Vorrichtungen der betrachteten Art dienen ζ. Β als Rührwerke in Flotationsmaschinen zur Anreicherung von Bodenschätzen oder zur Durchlüftung von Abwasser bei dessen biologischer Reinigung mittels Belebt schlamm oder allgemein zur Sättigung von Flüssigkei ten durch Gase.

Flotationsmaschinen großer Durchsatzleistung (800 bis 1000 m"h) erfordern Laufrader, die erhebliche Luftmengen ansaugen, dispergieren und im Flüssigkeits raum verteilen können Die Menge der durch ein Laufrad .ingesaugten I .uft hängt von der Effektivität des hinter ilen Röhrenschaufeln stattfindenden Rjektions Vorganges ab. die ihrerseiis von der Grenzfläche der Phasen Flüssigkeit — Gas abhängig ist. D>e Größe dieser Grenzfläche ist dem Umfang der Umslrömung der Laufschaufeln proportional |e größer der Umströ fnungsumfang der Laufschaufeln ist. desto mehr Luft saugt das Laufrad,

Be! dieser bekannten Einrichtung zur Durchlüftung von Trüben hat sich gezeigt, daß die Luft schwach dispergieft wird und die Luftbläschen im Kamnieffaum ungleichmäßig verteilt werden. Dies wirkt sich nachteilig auf die Qualität und die Wirksamkeit des FlolationsVorgängs aus;

Aus der D&AS 11 86 422 ist noch eine Durchlüftungsvorrichtung für Flüssigkeiten bekannt, die eine Welle mit Nabe und über bzw. unter der Nabe befestigte, radial verlaufende Schaufeln aufweist, wobei die Nabe selbst zur Wellenachse unter einem Winkel schräg steht Die radial verlaufenden Schaufeln haben eine in der Weise veränderliche Höhe, daß ihre oberen und unteren Ränder in waagerechten Ebenen liegen. In der Nabe sind zwei Kanäle zur Luftzufuhr zu den unteren Schaufeln des Laufrades vorgesehen Zu den

ίο oberen Laufradschaufeln tritt die Luft durch ein Mantelrohr der Welle.

Die Durchlüftungsvorrichtung ist von einem Stator mit regelbarer Größe des oberen bzw. unteren Spaltes umgeben.

Beim Betrieb des Laufrades tritt die Trübe durch die genannten Spalte ein und entwickelt bei ihrem Herausschleudern in Radialrichtung längs der Laufradschaufeln eine Ejektionswirkung an Schajifelkanten, wodurch die Luft angesaugt wird.

Auch bei dieser Durchlüftungsvorrichtung ist die Wirksamkeit nicht befriedigend und darüber hinaus unstabil. Die Luft wird im Kammerraum nicht gleichmäßig genug verteilt, da sie bei ihrer Dispersion aus dem Stator in einem schmalen Ring austritt, dessen Stärke durch die Schaufelhöhe im Stator bestimmt wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ausgehend

von einer Vorric-Mung gemäß Oberbegriff des An Spruchs 1 die Schaffung einer Vorrichtung zur Durchlüftung von Trüben, mit der eine Verbesserung

3i) der Lufteinmischung in die flüssige Phase und eine Intensivierung des Durchlüftungsvorgangs erzieh wer den kann.

Ausgehend von der eingangs genannten bekannter Vorrichtung wird zur Lösung dieser Aufgabe erfin

;- dungsgemäß vorgeschlagen, daß oberhalb der Röhren ein mit der Hohinabe einen Ringspalt bildender und zu ihr koaxialer Flachring angeordnet ist, dessen Außen durchmesser etwa gleich dem l.aufraddurchmesser ist. und daß zwischen jeweils benachbarten Röhren längs

4P einer Tangente an den Innenrana des Flachrings eine nach unten aufragende Rippe vorgesehen ist, deren Breite etwa V« des Durchmessers der Röhren beträgt und deren Peripherieendr νοτ Xußenende der in Drehnchtung vorauseilenden Rohre um etwa ' '· de"-

J-. zwischen den Auß?nenden /weif- benachbarter Röhren eingeschlossenen Kreisbogens entfernt ist

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird eine wesentliche Intensivierung des Durchlüftungsvorg inges erreicht Bei der Drehung des Laufrades entstehen

V) hinter den Röhren Totwassergebiete, in die d>e Luft eintritt, die dann diKch die von den Röhren abreißenden feindispergierten Wasserstrahlen /erschme^e-· win¹ Zur intensiveren "Nbfühning der dispergierfer I .uffbln^c chen sind mächtige Wasserstrahlen erfnr-Wlich. und

v. diese werden vom Flac^ring mi' den 'inter ihm angeordneten Rippen erzeugt.

Im Betrieb de Durchlüftungsvorrichtung tntt die Flüssigkeit durch den dur'-h de" Ring unH die Nabe gebildeten Ringspalt in den umlaufenden Durchliif

μ lungsraum von oben her bzw zwischen die benachbar ten Röhren von unten her und trifft auf die Rippe, an der sie in zwei Ströme zerteilt Wird. Der eine Flüssigkeitsstrom umströmt die Unterkante der Rippe und reißt von dieser ab, was somit eine zusätzliche Zone der Slrömungsablösting und Dispergierung zur Folge hat Der zweite Flüssigkeitsstrom wird unter der Einwirkung der Zentrifugalkräfte längs der Rippe hinausgeschleu- und schneidet dabei den hinter der Röhre

entstandenen Luftstrahl. Dabei erfolgt eine intensive Abführung der dispergierten Luft aus der Flüssigkeitsabreißzone hinter der Röhre, was eine gleichmäßigere Luftverteilung im Kammerraum begünstigt.

Der zwischen dem Peripherieende der Rippe und dem Außenende der in Drehrichiung des Laufrades vorauseilenden Röhre liegende Abstand von etwa '/5 des zwischen den Außenenden zweier benachbarter Röhren eingeschlossenen Kreisbogens ergibt eine bestmögliche Durchlüftung bei niedrigem Energieverbrauch. Bei einem kleineren Abstand zwischen den Enden der Rippe und Röhre nimmt die Menge der durch das Laufrad angesaugten Luft ab, und deren Dispergieren und Verteilung im Kammerraum verschlechtert sich. Bei einem größeren Abstand zwischen den Peripherieenden der Rippe und Röhre steigt die durch den Durchlüftungseinrichtung verbrauchte Leistung stark ab.

Ebenso ist es optimal, wenn der Außendurchmesser des Flachringes gleich dem des Laufrades ist. Ist der Ringdurchmesser nämlich größer a's der Durchmesser des Laufrades ist, so muß auch die Länge der R'ppen vergrößert werden, da sonst der Verteilungseffekt der Luft sich verschlechtert, was eine Steigerung des Leistungsverbrauchs verursacht. Ist dagegen der Ringdurchmesser kleiner als der Durchmesser des Laufrades, so liegt ein Teil der Röhren und Rippen offen. Dadurch verschlechtert sich ebenfalls der Verteilungseffekt der Luft, steigt der Leistungsverbrauch an, wird die Meng; der angesaugten Luft kleiner.

Die vorgeschlagene Breite der Rippen, die von der unteren Eber? des Flachringes aus gemessen etwa '/·» des Röhrendurchmessers ausmachen soll, ist aus folgenden Gründen am günstigsten: Die bei der Drehung des Laufrades entstehenden Totwassergebiete haben eine Dicke, die dem Durchmesser der Röhren etwa gleich ist. Die Anordnung der Rippen, die die gleiche bzw. eine kleinere Breite aufweisen, in diesen Totwassergebieten wird keinen wesentlichen Einfluß auf die erforderliche Antriebsleistung haben, so daß eine Rippenbreite, die kleiner als der Durchmesser der Röhren ist, eine Erniedrigung des Leistungsverbrauchs begünstigt.

In einer /weckmäßigen Weiterbildung der Erfindung liegt die Ebene des Laufrads unter einem Winkel von 75 bis 85^ zur Achse der Hohlwel'° Bei einer solchen Ausbildung werden den radialen Strömen der belüfteten Flüssigkeit, die die Durchlüftungsvorrichlung ausschleudert, senkrechte Flüssigkeitspulsationen überlagert, die zur Bildung von zusätzlichen Hohlräumen (Kavernen) des Kontinuums der Trübe um die drehende Durchlüftungseinrichtung 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 Luftverteilung im Kammerraum.

Nachfolgend wird die Erfindung durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Durchlüftungseinrichtung in Draufsicht.

F i g. 2 den Schnitt II-II der F i g. 1,

F i g. 3 Ausführungsabänderung der erfindungsgemäßen Durchlüftungseinrichtung.

Durchlüftungseinrichtung (Fig. 1, 2, 3) weist eine senkrecht stehende Hohlwelle 1 auf, an der ein Laufrad befestigt ist. Das Laufrad wird in Form einer hohlen Nabe 2 mit radialauseinandergehenden Röhren 3 ausgeführt, die längs deren Erzeu_ nden einen Schlii/-einschnitt 4 aufweisen. Auf den R-hrcit 3 is ι ein Flachring 5 mit einen Außendurchmesser befestigt, der dem Durchmesser des Laufrades gleich ist. wobei der Flachring 5 einen Ringspalt 6 zwischen seinem Innenwand und der Nabe 2 bildet. An der unteren Flache des Fiachringes 5 sind Rippen 7 /v. ist hen der benachbarten Rohren 3 längs der Tangente an seinen Innenrand derart angeordnet, daß das Außenende einer Rippe 7 von dem Außenende der in Drehrichtung vorn befindlichen Röhre 3 in einem Abstand von ^; do zwischen den Achsen zwei benachbarter Röhren 3 ;ui^f den Außenrand des Flachnnges 5 eingeschlossenen Kreisbogens lieg'. Die Breite der Rippen 7 betragt ' des Durchmessers der Röhren 3. Bei einer den Durchmesser der Röhren 3 übersteigenden Breite der Rippen 7 nimmt die verbrauchte Leistung stark zu. Wenn aber die Stärke der Rippen 7 dem Durchmesser der Röhren 3 gleich ist. wächst ebenfalls die verbrauchte Leistung.

Unter Betriebsbedingungen wurden Vergleichspriif-ngen der bekannten und erfindungsgemäßen Durchlüftungseinrichtungen durchgeführt, die in Flotationsanlagen montiert waren. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt

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Wie aus der Tabelle ersichtlich ist. weist die mit der bekannten Durchlüftungseinrichtung ausgestattete FIotationsmaschine eine genügende Durehlüftungscharakteristik (250 bis 300 mVh Luft je Durchlüftungseinrichtung) auf; eine ungenügende Luftdispergierung und ^verteilung im Kammerraum aber setzen sowohl die 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 Konzentratdichte erhalten, d<e auf der Trübenoberftä ehe auftreten und zur Zerstörung der Schaumschicht in der Kaminer führen.

Beim Einbau der erfindungsgemäßen Durchlüftungseinrichturtg wurde die Belastung je Flotationsmaschine 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 mVh Luft je Durchlüftungsein-

richtung), besonders bemerkbar haben sich die Dispersität der Luftbläsehen und deren Verteilung im Kammerraum verbessert, was auch die bei der Untersuchung der Durchlüflungseinrichlung selbst erhaltenen Ergebnisse bestätigen. So erreicht beispielsweise die Konzentration bei 2facher Vergrößerung der Trübebelastung viel größere Werte (die Konzentratdichle nahm von 250 g/l bis auf 274 g/l zu), der Aschegehalt hat sich etwa um 1 % vermindert, während sich die Abgängenmenge um 1 bis 6% vergrößert hat.

Einrichtung zur Durchlüftung von Trübe
Zusammenfassung

Die Einrichtung ist zur Durchlüftung von Trübe in Flotatiorisrhaschinen vorgesehen und kann bei Durchlüftung von Abwasser bei dessen Reinigung sowie zur Sättigung der Flüssigkeiten mit Gasen ihre Anwendung finden.

Die Einrichtung enthält eine hohle Welle (I), die nut einem Laufrad in Verbindung steht, das als eine llohlnabe(2)mitradialauseinandergeliendcn Röhren(3) mit in diesen vorgesehenen Öffnungen zum Austritt der > angesaugten Luft ausgeführt ist. An den Röhren (3) ist auf der Seile der Hohlwelle (I) ein Flachring (5) angeordnet, der mit der Hohlnabe (2) einen Ringspalt (6) bildet. Zwischen jedem Paar der benachbarten Röhren (3) ist an der den Röhren (3) zugekehrten Fläche des

in Flachringes (5) tangential an den Flachring-Innenrand eine Rippe (7) befestigt, deren Peripherieende in den Bereich ragt, wo sich infolge des Abreißens der Strömung vom äußeren Ende der vorauslaufendcn Röhren (3) eine Wirbelzone ausbildet und das von

diesem Außenende in einem Abstand von '/s des zwischen den Achsen zweier benachbarter Röhren (3) auf der Außcnkreislinie des Fiachringes (5) gemessenen Kreisbogens liegt. Die Breite der Rippen (7), von dem Flachring gemessen, erreicht ³Ai des Durchmessers der Röhren (3).

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Durchlüftung von Trüben mit einer im wesentlichen senkrecht angeordneten hohlen Welle mit einem an ihr befestigten Laufrad in Form einer Hohinabe mit von dieser in Radialrichtung ausgehenden Röhren, in denen auf der Flüssigkeitsabströmseite längs einer Erzeugenden Schlitzeinschnitte zum Austritt der durch das Laufrad angesaugten Luft vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,

daß oberhalb der Röhren (3) ein mit der Hohlnabe (2) einen Ringspalt (6) bildender und zu ihr koaxialer Flachring (5) angeordnet ist, dessen Außendurchmesser etwa gleich dem Laufraddurchmesser ist,
und daß zwischen jeweils benachbarten Röhren (3) längs einer Tangente an den Innenrand des Flachrings (5) eine nach unten aufragende Rippe (7) vorgesehen ist, deren Breite etwa ³At des Durchmessers der Röhren beträgt und deren Peripherieende vom Außenende der in Drehrichtung vorauseilenden Röhre (3) um etwa Vs des zwischen den Außenenden zweier benachbarter Röhren (3) eingeschlossenen Kreisbogens entfernt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene des Laufrads unter einem Winkel von 75 bis 85° zur Achse der Hohlwelle (1) liegt.