-
Beschreibung Die Erfindung betrifft eine hydraulische Vibrations-ntwässerungseinrichtung
zur Entwässerung von körnigem Material, wie Sand, @@ndiger Kies, Kohle usw., die
einen Absetzer, Trübezuleitung, Wasserableitung, ferner ein mit einem Vibrater verbundenes
Austragsrohr, sowie eine Entleerungsöffnung und deren Abspwrrvorrichtung besitzt
In dem einschlägigen Fachschrifttum und in der Praxis sind mehrere Verfahren und
Einrichtungen bekannt, die zum Trennen von Trauben aus körnigem Schüttgut und Flüssigkeit
in ihre Bestandteile dienen. Solche Entwässerungseinrichtungen werden in Industriezweigen
zur Verarbeitung von gekörntem Material, z*B. in dem Erz-, Kohlen-, Mineral-, Sand-
und Kiesbergbau verwendet. Es sind Ab Absetz- und ntwässerungsbehälter, die nach
dem hydraulischen Prinzip arbeiten und mit einer unteren Feststoffaustragöffnung
versehen sind.
-
Ihr gemeinsames Merkmal ist, daß die Konzentration des in der Arbeitstrübe
befindlichen Feststoffes durch schwerkraftgemäßes Absetzen erfolgt und der sedimentierte,
eingedickte, bzw. mehr oder weniger entwnsserte Feststoff über die im unteren Teil
des Absetzbehälters vorgesehene Entleerungsöffnung von der Trübe getrennt wird,
während der überwiegende Teil der Flüssigkeit am Oberteil des Behäiters an Überlauf
abfließt. in weiteres gemeinsames Merkmal ist, daß sich das Porenvolumen des abgesetzten,
Feststoff-Körnerhaufens, welches von wasser ausgefullt wird, jeweils nach den Gesetzen
der schwerkraftgemäßen und zentrifugalen Sedimentation gestaltet.
-
Die nachteilige rigenschaft der Absetz- und Entwässerungsbehalter
mit
Gravitationssedimentierung und kontinuierlichem unterem Feststoffausfluß besteht
darin, daß solche Sinrichtungen mit schlechtem Wirkungsgrad arbeiten, weswegen das
entwässerte feste Schüttgut je nach der vorliegenden Kornstruktur und der benützten
Einrichtung einen hohen, 20 bis 40 Gew.C/ betragenden T«Tassergehalb hat, welcher
beträchtlich über dem tür direkte Verladung auf ein Transportmittel gewünschten
Grenzwert von 10 bis 20 Gew.-°,4 liegt. Der niedrige ntwässerungswirkunsgrad ist
eine Folge einerseits des großen Porenvolumens des durch Gravitation sedimentierten
Festatoffanteile, andererseits erfolgt auch der Feststoffaustrag über die untere
Offnung bei den hydraulischen Effekt störenden Bedingungen. Wegen der am Ausfluß
ausgeübten hydraulischen einwirkung hat das entwässerte Feststoffgut nicht nur einen
hohen Wassergehalt, sondern es zeigt auch in der Korngröße eine starke Streuung,
die sich bei der direkten Verwendung, sowie beim Transport ungünstig auswirkt. Deswegen
muß dann das entwässerte Gut entweder einem Nachentwässerungsprozeß unterzogen werden,
z.B. durch Deponierung im Freien, oder es verursacht ein unangenehmes, manchmal
sogar unzulässiges Abtröpfeln oder Abfließen des Materials vom Transportmittel.
-
Bekannt sind auch solche kontinuierlich arbeitende Absetzeinrichtungen,
die bewegte bzw. rotierende Bauteile haben, wodurch ihre SonstrWktion kompliziert,
ihre Arbeitsweise aber nicht genügend betriebssicher ist, und die außerdem einen
beträchtlichen nergie- und Raumbedarf erfordern, schließlich in ihrer eistung nicht
befriedigend sind.
-
Bekannt sind ferner auch Entwässerungseinrichtungen, welche die Zentrifugalkraft
ausnützen, z.B. die Zyklone. Diese aber haben einen großen Raumbedarf und zufolge
Verschleiß eine starke Abnützung aufzuweisen und erreichen dabei einen tindickungsgrad,
der noch niedriger ist als bei den vorerwähnten Binrichtungen (s. Kasatkin: Basisoperationen,
Maschinen
und Apparate in der chemischen Industrie, Pp. 1956, Seiten
144-148).
-
Bekannt ist ein Entwässerungsverfahren, das versucht, die erwähnten
Unzulänglichkeiten des Sindickungsprozesses mit einer sich erweiternden Entwässerungsvorrichtung
zu verb es sern, welch letztere unter dem Ausfluß eines üblichen Suspensions-Klärapparates
eingebaut wird (s. Kolossov, S.L. -Koszarov, .: assera:fbereitung, Seite 1099. Es
ist jedoch offensichtlich, dan ein so starkes tindicken der in der Trübe schwebenden
Feststoffteilchen - das ein weiteres Entwässern nicht menr benötigt - auf diese
Weise nicht erreicht werden kann. Ebenso bekannt sind zur Entwässerung von Absetzstoffen
auch die verschiedenen Schüttelsiebe (s. Kassatkin i.M.: Seite 727, Laser: Handbuch
der chemisch-technischen Apparate, Band 3, Seite 1142 und die AT-PS 265 316).
-
Es sind Maschinen mit großem Raum- und Energiebedarf, die eher zum
Sortieren nach der Größe der Teilchen als zur Eindickung eingesetzt werden.
-
Bekannt ist schließlich eine Einrichtung) die zur dynamischen Entwässerung
von gekörntem Feinfraktions-Material dient, und bei welcher der hydraulische Sindickungsapparat
mit einem Vibrations-Verdichtungsgerät verbunden ist (John P.: Aufbereitungstechnik,
1976, Nr. 11). Diese Rinrichtung könnte sich zwar zur Verbesserung des Wirkungsgrades
der Gravitationsabsatzer nit unterem Ausfluß eignen, doch ist ihr großer NachteIl
dIe große Bauhöhe, die sich aus der Verwendung eines Verdichtungsrohres ergibt,
ferner auch durch einen abwärts sich verengenden Rohrquerschnitt gekennzeichnet
ist. Diese Merkmale fuhren unumgänglich zu Verstopfungen.
-
Sin weiterer Mangel der Sinrichtung besteht darin, daß das Ausfließen
des Pestmaterials nicht in Wechselwirkung zum Materialnachschub steht, so daß durch
einen zeitweilig aussetzenden oder verminderten Nachschub Wasserausbrüche an der
unteren
Ausflußöffnung entstehen können. Auch fehlt eine Vorrichtung zur Auflockerung des
verdichteten Feststoffes, die bei einem Neuanfahren der Einrichtung oder bei einer
Überverdichtung erforderlich wird Diesbezüglich durchgeführte Versuche haben gezeigt,
daß der konstruktive Aufbau der Einrichtwng unvorteirnaft ist und sie kontinuierlich
nicht betrieben werden kann. Diesen Mängeln ist es zuzuschreiben, daß sich diese
Einrichtung in der Praxis nicht durchgesetzt hat, lnA über ihren Einsatz jegliche
Nachrichten fehlen.
-
Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer kontinuierlich arbeitenden
und einfachen Entwässerungseinrichtung, mittels welcher der Wassergehalt eines Kornhaufens
auf den zum direkten Verladen auf ein Transportmittel erforderlichen Wert von 10
bis 20 % vermindert werden kann, und bei welcher das Ausbrechen der Flüssigkeitsphase
an der für das Ablassen des Feststoffes vorgesehenen unteren Öffnung selbsttätig
verhindert wird.
-
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß man den sich im Absetzbehälter
unten verdichtenden Kornhaufen durch Vibration auf das möglich kleinste spezifische
Schüttvolumen verdichten kann, so daß sich die Teilchen berühren und die Flüssigkeitsphase
nur noch das auf diese Weise erzielte, kleinste Porenvolumen ausfüllt. Dieses dichte
Agglomerat aber versperrt der flüssigkeitsphase den Weg nach unten. Die Verdichtung
des TeilcherA-aufens erfolgt durch Vibration des unter dem Absetzbehälter eingebauten,
und mit jenem durch ein eiastisches Rohrstück verbundenen Austragsrohres. Um den
Austritt des verdichtten Feststoffgutes aus dem Austragsrohr zu ermöglichen, ist
dessen Durchmesser nach unten erweitern ausgeführt.
-
Als Vorbedingung dazu, daß ein Wasserausbruch nicht erfolgt, muß der
untere Teil des Absetzers und das Austragsrohr stets
mit sedimentiertem
Feststoff angefüllt sein. Deswegen ist im Absetzer ein Niveaugeber vorgesehen, welcher
jeweils die Höhe des sedimentierten Teilchenhaufens wahrnimmt. Sinkt dieser Stand
unter den zulässigen Wert, so wird der Linlaßquerschnitt des Austragarohres durch
die selbsttätige Schließvorrichtung vermindert, bzw. geschlossen und nur dann wieder
geöffnet, wenn der Niveaugeber meldet, daß der Teilchenhaufen den vorgeschriebenen
Stand weder erreicht hat.
-
Das Wesen der Einrichtung gemäß der Erfindung besteht also darin,
daß sie mit einem an einen Vibrator angeschlossenen Austragsrohr versehen ist, das
mit einem elastischen Bauelement an dem hydraulischen Absetzer anschließt. Das Ausflußrohr
hat einen nach unten erweiterten Querschnitt. Der hydraulische Absetzer ist mit
einer materlalauflockernden und einer Niveaureguliervorrichtung versehen. Letztere
besteht aus Niveaugeber, Impulawandler und Eingreiforgan. Das Eingreifor gan ist
mit dem Ausgang des Impulswandlers bzw. der Schließvorrichtung der Entleerungsöffnug
verbunden. Am Austragsrohr ist eine elastische Abstützvorrichtung angeschlossen.
-
Die Einrichtung gemäß der Erfindung söll nun anhand der beigefügten
Zeichnung näher erläutert werden, welche ein Ausführungsbeispiel im Vertikalschnitt
darstellt.
-
Die Einrichtung besteht aus einem Absetzer 1, einem Vibrationsaustragsrohr
2 mit zur Ausflußöffnung hin erweitertem QuerscLItt, einem ersischen Rohrstück 3,
einer Trübezuleitung 4, einer Wassarableitun 5, ferner aus einer die öffnung zur
Entleerung der Feststoffphase absperrenden Schließvorrichtung 6, einer elastischen
Abstützvorrichtung 7, einem Vibrator 8, einem mechanischen Feststoffauflockerer
9 und/oder aus der hydraullschen bzw. pneumatischen Feststoff-auflockernden Weise
10, sowie aus einem, den jeweiligen Stand des Feststoffanteils der Trübe anzeigenden
Niveaugeber 11, einem Impulswandler 12 und einem Eingreiforgan 13 zur Betätigung
der Absperrvorrichtung
6.
-
Die Arbeits- bzw. Betriebsweise der hydraulischen Vibrations-Entwässerungseinrichtung
gemäß der Erfindung ist folgende: Das Auffüllen und kontinuierliche Nachfüllen des
Absetzers 1 mit Arbeitstrübe von verschiedener Konzentration erfolgt über die Trübezuleitung
4. Die fortlaufende dNachspeisung des Absetzers 1 ermöglioht es, daß die in der
Flüssigkeit schwebenden Teilchen unter gewünschter Korngröße über den Uberlauf 5
abgehen. In der Absetzer 1 setzt sich aus der Trübe die schwerere Feststcff-Fraktion
schwerkraftmäßig ab und gelangt aus dem feststehenden Absetzer 1 in das eine Zitterbewiegung
vollführende Austragsrohr 2. Hier werden die Feststoffteilchen zufolge der vibrierenden
Bewegung ungeordnet bzw. verdichtet, wobei die Flüssigkeit zwischen den Teilchen
verdrängt wird, wegen ihres geringeren spezifischen Gewichtes nach oben steigt,
in den Absetzraum 1 gelangt und über den Überlauf 5 abfließt. Das Entleeren der
Feststoff-Fraktion erfolgt nach dem nötigen Öffnen der die Entleerungsöffnung absperrenden
Schlleßvorrichtung 6 unter Einfluß der vibrierenden Bewegung. Der zur Ausflußöffnung
hin erweiterte Querschnitt des Austragsrohres 2 verhindert eventuelle Verstopfungen
des Rohres. Die mechanische Materialauflockerungsvorrichtung 9, welche ein spiralförmiges
Ablenkblech, eine Auflockerungskette u.a. sein kann, hat die Aufgabe, die gleichmäf'ige
Anordrung des sedimentierten festen Anteils zu fördern und die Bilding von Teilchenagglomerationen,
die im Absetzraum etwa Verstopfungen verursachen könnten, aufzulockern. Zur notwendigen
Unterstützung dieser Operation dient auch die hydraulische oder pneumatische Naterialauflockerungsdüse
10, die besonders bei dem Neuanfahren der Einrichtung nach längerer Stillstandszeit
erforderlich wird.
-
Das Öffnen und Schließen bzw. die Spaltweitenregulierung der Schließvorrichtung
6, und damit das im Gleichgewicht-Halten der einströmenden und aus strömenden Feststoffmenge
erfolgt
automatisch. Diese Regulierung wird vom Niveaugeber 11,
dem Impulawandler 12 und dem Eingreiforgan gemeinsam verrichtet. Aufgabe des Niveaugebers
ist die Niveauwahrnebmung des festen, übergangs- und dünnflüssigen Absetzgutes,
aufgrund deren der Impulswandler 12 die gewünschte Operation -das Anlassen und Abstellen
des Vibrators 8, das Öffnen und Schließen der Schließvorrichtung 6 und die eventuell
nötige Spa1.teinstellwns r--get.
-
Bei der Entwässerung von gekörntem Material mit naturgemaßem Kornanfall
hat die Einrichtung gemäß der Erfindung ge genüber den bisher bekannten und angewandten
hydraulischen Gravitations-Absetzern bzw. Entwässerungsgeräten mit unterem Ausfluß
den Vorteil, daß ihr Wirkungsgrad besser ist, der Entwässerungsprozeß sich schneller
abspielt, die Arbeitsweise Kontinuierlich und automatisch zur Sicherung einer wesentlich
größeren Kapazität geeignet und deshalb auch wirtschaftlich ist.
-
Mit der Einrichtung gemäß der Erfindung läßt sich je nach dem Kornanfall
im Schüttgut ein Wassergehalt von 10 bis 20 °/0 erzielen. Dadurch aber wird das
entwässerte Kornagglomerat zur direkten Verladung auf Transportmittel geeignet gemacht.
-
Gegenüber den im einschlägigen Schrifttum bekannten hydraulischen
Vibrations-Entwässerungseinrichtungen hat die Einrichtung gemäß der rfindung den
Vorteil, daß die sich zur Entleerungsöffnung in ..eiternde Bauart der Entwässerungsvorrichtung
eine von Verstopfungen freies Verdichten sichert, ferner die beim Neuanfahren oder
Uberverdichten nötig werdende Auflockerung des Feststoffgutes ermöglicht und durch
eine während des ganzen Entwässerungsprozesses automatisch arbeitende Regulierungsvorrichtung
einen kontinuierlichen Betrieb gewährleistet.
-
L e e r s e i t e