DE3725943A1 - Reaktorgefaess - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Reaktorgefäß für das Ausflocken von in Flüssigkeiten enthaltenen Substanzen, mit einer das Gefäß in einen oberen, ein Rührwerk aufweisenden Chargenraum und einen unteren Schlammabscheideraum untertei­ lenden Wandung, die mindestens einen Durchlaß zum Durchtritt der ausgeflockten Substanzen vom Chargenraum in den Schlamm­ abscheideraum besitzt.

Reaktorgefäße dieser Art werden beispielsweise auf dem Sek­ tor des Vibrations-Gleitschleifens eingesetzt. Zum Reagie­ ren gebracht werden die den Schleifkörpern beigegebenen Flüssigkeitskomponenten. Die Abscheidung arbeitet nach dem Prinzip der Ausflockung.

Es ist bei einer gattungsgemäßen Lösung bekannt, die die beiden genannten Räume unterteilende Wandung als Trichter zu gestalten mit zentralem, relativ kleinem Durchtrittsquer­ schnitt. Der Neigungswinkel der Wandung liegt bei ca. 45 Grad. Von Nachteil ist eine daraus bedingte relativ große Bauhöhe. Außerdem entsteht eine verhältnismäßig lange Rutschstrecke für die Flocken, was lange Durchsatzzeiten verursacht. Die angestrebte Effektivität hält sich trotz des relativ günstigen Grundkonzepts in Grenzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Reaktorge­ fäß in herstellungstechnisch einfacher Weise so auszubilden, daß es entweder bei gleichem Volumenverhalten für Chargen­ raum und Schlammabscheideraum eine geringe Bauhöhe aufweist oder bei gleicher Bauhöhe ein größeres aktives Volumen bietet und insbesondere den Flockensammelvorgang beschleunigt durchführt.

Gelöst ist diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung.

Die Unteransprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Reaktorgefäßes.

Zufolge solcher Ausgestaltung ist ein gattungsgemäßes Reak­ torgefäß erhöhten Nutzwertes erzielt. Den technischen Bedin­ gungen der Funktionszonen ist besser Rechnung getragen: Einem intensiv durchwirbelten Chargenraum folgt, in Absenk­ richtung gesehen, ohne gegenseitige nachteilige Beein­ flussung ein optimal beruhigter Schlammabscheideraum. So wird im einzelnen so vorgegangen, daß die Wandung von mehreren in Absenkrichtung der ausgeflockten Substanzen bzw. schräg hierzu verlaufenden, sich jeweils über dieselbe Axial­ zone des Gefäßes erstreckenden Teilwandungen gebildet ist, die zwischen sich mehrere Durchtrittsquerschnitte aus­ bilden. Die Besonderheit besteht darin, daß durch eine Viel­ zahl von Teilwandungen gegenüber nur einer aus dem Stand der Technik bekannten trichterförmigen Wandung, bei gleicher Bauhöhe entweder ein größerer Schlammpuffer oder ein größe­ res Chargenvolumen für die Reaktion ausgebildet werden kann. Wählt man dagegen gleiche Volumenverhältnisse wie bei den bekannten Gefäßen, so gelangt man insgesamt zu einer niedrigeren Bauhöhe. Die geschaffenen größeren Öffnungsbe­ reiche zwischen Chargen- bzw. Reaktionsraum und Schlammab­ scheidekammer sorgen für eine größere Absetzgeschwindigkeit der ausgefällten Flocken und lassen ein ungehindertes Rück­ strömen der Klarwässer in den Reaktionsbereich zu. Eine baulich besonders vorteilhafte Lösung besteht darin, daß die Teilwandungen von mindestens zwei koaxial zueinanderliegen­ den Trichterwandungen gebildet sind. Der entsprechend rota­ tionssymmetrische Aufbau schafft nicht nur eine recht kurze Axialzone, sondern auch gleichberechtigte Durchmischungsbe­ dingungen mit vorteilhafter zentralgerichteter Fallzone für die Flocken. Durch eine Maßnahme dahingehend, daß sich die Trichterwandungen in Absenkrichtung überlappen oder in Absenkrichtung etwa aneinanderschließen, ist der gesamte Querschnitt, bis auf die zentrale Durchlaßöffnung, Rutsche. Ausgebildet ist eine solche Struktur praktisch in der Weise, als wenn man einen Einzeltrichter in gleichen axialen Abstandsebenen durchschneidet und auf die gleiche Kegelstumpfhöhe bezogen axial ineinanderschiebt. Weiter erweist es sich als vorteilhaft, daß der Durchtritts­ querschnitt der inneren Trichterwandung etwa mit einer unterhalb des Propellers des Rührwerks angeordneten horizontalen Prallplatte fluchtet. Durch eine solche Maßnahme wird eine axialgerichtete Wirbelung abgeblockt und wirksam in die Breite d.h. Horizontale umgelenkt. Diese Maßnahme trägt im Front- oder Übergangsbereich zwischen den strömungstechnisch unterschiedlich arbeitenden Bereichen mit zur Beruhigung der in Absenkrichtung folgenden Axialzone bei. Anstelle der erläuterten rotationssymmetrischen lamellenartigen Zuordnung der Teilwandungen bringt eine Ausgestaltung dahingehend eine vorteilhafte Wirbelpuffer­ zone, daß die Teilwandungen von gitterförmig angeordneten Vertikalwandungen gebildet sind. Für das Abgleiten der Flocken ergibt sich eine noch größere Fallgeschwindigkeit. Dagegen laufen sich Wirbelausläufer an den vielen axial in die Tiefe gehenden gitterförmig angeordneten Vertikal­ wandungen rasch tot. Weiter bringt die Erfindung in Vorschlag, daß zwischen dem Propeller des Rührwerks und den Vertikalwandungen eine horizontale, zentralliegende Prall­ platte angeordnet ist. Hieraus erwächst eine der Fall­ strömung vorgelagerte, hauptsächlich horizontale Radial­ strömung. Endlich ist es noch von Vorteil, daß die Trichter­ wandungen durch mehrere über den Umfang verteilte Radial­ stege gehalten sind.

Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand zweier zeichnerisch veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das erfindungsgemäß ausgebildete Reaktorgefäß im Vertikalschnitt, gemäß dem ersten Ausführungsbei­ spiel,

Fig. 2 den Schnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 das Reaktorgefäß im Vertikalschnitt, gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und

Fig. 4 den Schnitt gemäß Linie IV-IV in Fig. 3.

Bestandteil der Reaktoranlage für das Ausflocken von in Flüssigkeiten enthaltenen Substanzen ist ein vertikal angeordnetes Reaktorgefäß 1. Letzteres ist zylinderförmig gehalten und schließt unten mit einem Boden 2 ab. Zur restfreien Ausgabe läuft der Boden 2 zentral spitz zu. Er formt an tiefster Stelle einen Auslaß 3 (schematisch dargestellt).

Von dort wird der aus sich abgesetzten Flocken bestehende Schlamm über eine Leitung 4 einer Pumpe 5 zugeführt. Zwischen dieser und dem Auslaß 3 befindet sich ein Ventil 6.

Die Pumpe 5 führt den Schlamm einer sogenannten Filterpresse 7 zu. Es kann sich hier um eine solche handeln, wie sie in der noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung P36 43 189.3-27 der Anmelderin beschrieben ist. Die nur noch einen geringen Feuchteanteil aufweisenden Filterkuchen werden von der Filterpresse 7 aus der Entsorgung zugeführt.

Das aus dem Reaktorgefäß 1 abgelassene Klarwasser tritt über eine ventilkontrollierte Leitung 8 wieder in Umlauf. Das diesbezügliche Absperrventil trägt ebenfalls das Bezugs­ zeichen 6.

Das Innere des Reaktorgefäßes 1 ist aufgeteilt in einen oberen Chargenraum 9 und einen unteren Schlammabscheideraum 10. Die entsprechende Unterteilung ergibt sich aufgrund einer horizontal angeordneten Wandung W. Sinn und Zweck einer solchen Wandung W ist es, die im Chargenraum 9 durch Zulauf der zu behandelnden Flüssigkeiten und ein Rührwerk 11 hervorgerufenen Turbulenzen bzw. Wirbel vom unterhalb der Wandung W liegenden Schlammabscheideraum 10 abzuhalten, hier also eine das Absenken und Absetzen der ausgefällten Flocken begünstigende "Atmosphäre" zu schaffen. Das Rührwerk 11 begünstigt die die Abscheidung fördernde Durchmischung der von oben her zulaufenden Flüssigkeit, beispielsweise aus einer Vibrations-Gleitschleifevorrichtung kommend, mit dem die Reaktion hervorrufenden Medium bzw. Medien, die ebenfalls von oben her in das Reaktorgefäß eingeleitet werden.

Der Rührarm oder Propeller des Rührwerks erstreckt sich in der Horizontalen und trägt das Bezugszeichen 12.

Die Wandung W beider Ausführungsbeispiele ist von mehreren in Absenkrichtung (Pfeil x) der ausgeflockten Substanzen bzw. schräg hierzu verlaufenden Teilwandungen 13 gebildet. Letztere erstrecken sich über eine Axialzone y des Reaktorge­ fäßes 1. Die Axialzone y entspricht einem Vielfachen der Wandungsdicke der Teilwandungen 13. Es handelt sich etwa um das 15- bis 20-fache. Die Teilwandungen 13 lassen mehrere Durchtrittsquerschnitte 14 frei. Der bodenseitige Durchlaß des zentralen Durchtrittsquerschnitts 14 ist mit 14′ bezeich­ net.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nehmen die Teilwandun­ gen 13 einen schräg abfallenden, in Richtung der zentralen Längsmittelachse z-z weisenden Neigungsverlauf. Der spitze Winkel Alpha, bezogen auf die Wandung des Reaktorgefäßes 1, beträgt ca. 50 Grad.

Konkret handelt es sich beim Reaktorgefäß gemäß dem ersten Ausführungsbeispieles bezüglich der Wandungen W um Teilwan­ dungen 13, welche von mindestens zwei koaxial zueinanderlie­ genden Trichterwandungen gebildet sind.

Wie ersichtlich, ist eine Ausgestaltung dahingehend gewählt, daß sich die Trichterwandungen (Teilwandungen 13) in Absenk­ richtung x der ausgeflockten Substanzen überlappen oder in Absenkrichtung etwa aneinander anschließen, wie dies eine in Fig. 1 eingetragene vertikale Verbindungslinie A-B ver­ deutlicht. Im Grunde handelt es sich um einen auf halber Höhe zerteilten Trichter, dessen im Durchmesser kleinere Hälfte in den Trichterabschnitt größeren Durchmessers einge­ schachtelt ist. Das führt gegenüber einem entsprechenden Gesamttrichter zu einer Vergrößerung des Durchtrittsquer­ schnitts für die Flüssigkeit. Auch ergeben sich kürzere Rutschstrecken für die sich im Schlammabscheideraum 10 sammelnden Flocken.

Für das Hochsteigen der reinen Flüssigkeit steht im Gegenzug ebenfalls eine recht große Querschnittsbreite zur Verfü­ gung. Um tote Zonen im peripheren Bereich auszuschließen, endet die obere Randkante der äußeren der beiden Teilwan­ dungen 13 in radialem Abstand vor der Innenseite der Wandung des Reaktorgefäßes 1. Dort bleibt also ein schmaler Durch­ strömspalt 15.

Der Durchtrittsquerschnitt 14 der inneren Trichterwandung bzw. Teilwandung 13 erstreckt sich zentral unterhalb einer Prallplatte 17. Letztere ist, wie auch der zentrale Durch­ trittsquerschnitt 14 kreisrunden Grundrisses. Der Durchmes­ ser der Prallplatte 17 entspricht dem lichten Durchmesser des Durchlasses 14′ des zentralen Durchtrittsquerschnitts 14.

Die Prallplatte 17 erstreckt sich in axialem Abstand unter­ halb des Propellers 12 des Rührwerks 11. Die Prallplatte 17 schließt etwa höhengleich mit der Oberseite der Wandung W ab und dreht sich zusammen mit dem Rührwerk 11.

Die Trichterwandungen sind über Radialstege 18 mit der Wan­ dung des Reaktorgefäßes 1 verbunden. Insgesamt sind 4 sol­ cher Radialstege 18 zugeordnet. Sie liegen in gleichem Winkelabstand zueinander. Die Radialstege 18 greifen im Rücken der äußeren Trichterwandung an und setzen sich unter Lagefixierung auch der inneren Trichterwandung über den rotationssymmetrischen äußeren Durchtrittsquerschnitt 14 entsprechend fort (nicht dargestellt).

Beim zweiten Ausführungsbeispiel sind die Teilwandungen 13 von gitterförmig angeordneten Vertikalwandungen gebildet. Die Struktur ist einem Kreuzgitterrost vergleichbar. Bezüg­ lich der Länge der dortigen Axialzone y liegen die gleichen Verhältnisse vor. Die Bezugsziffern sind sinngemäß über­ tragen. Die einzelnen zwischen den Roststegen liegenden Durchtrittsquerschnitte 14 weisen überwiegend quadratischen Grundriss auf; eine Ausnahme machen die peripher liegenden, zufolge des Übergangs in einen kreisrunden Reaktorgefäß­ querschnitt (siehe Fig. 4). Obwohl nicht mehr dargestellt, ist auch hier zwischen dem Propeller 12 des Rührwerks 11 und den Vertikalwandungen (Teilwandungen 13) ebenfalls eine horizontale, zentralliegende Prallplatte 17 angeordnet, hier jedoch in einem größeren axialen Abstand, da eine höhen­ gleiche Zuordnung zur Oberseite der Wandung W eine quer­ schnittssperrende Wirkung für den unmittelbar darunter­ liegenden, also zentralen Durchtrittsquerschnitt 14 hätte.

In beiden Fällen endet die Unterseite der Wandung W in axia­ lem Abstand zur Übergangsstufe 19 in den trichterförmigen Teil des Reaktorgefäßes 1, also zum Boden 2. Der diesbezüg­ liche Abstand entspricht etwa der halben axialen Länge der Axialzone y.

Die Funktion ist, kurz zusammengefaßt, wie folgt:

Der zu scheidenden Flüssigkeit wird im Chargenraum 9 das Reaktionsmittel zugeführt, dies unter inniger Durchmischung zufolge des Rührwerks 11. In schneller Absenkgeschwindig­ keit passieren die Flocken die Wandung W, um sich am Boden 2 abzusetzen. Von dorther erfolgt die Abführung über eine Pumpe 5 in die Filterpresse 6. Im Gegenstrom geschieht das ungehinderte Rückströmen von Wasser in den oberen Abschnitt des Reaktors. Das Wasser wird oberhalb der Wandung W über die Leitung 8 abgeführt bzw. wieder in Umlauf gesetzt.

Alle in der Beschreibung erwähnten und in der Zeichnung dargestellten neuen Merkmale sind erfindungswesentlich, auch soweit sie in den Ansprüchen nicht ausdrücklich beansprucht sind.

Claims (7)

1. Reaktorgefäß für das Ausflocken von in Flüssigkeiten enthaltenen Substanzen, mit einer das Gefäß in einen oberen, ein Rührwerk aufweisenden Chargenraum und einen unteren Schlammabscheideraum unterteilenden Wandung, die mindestens einen Durchlaß zum Durchtritt der ausgeflockten Substanzen vom Chargenraum in den Schlammabscheideraum besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandung (W) von mehreren in Absenk­ richtung (x) der ausgeflockten Substanzen bzw. schräg hierzu verlaufenden, sich jeweils über dieselbe Axialzone (y) des Gefäßes (1) erstreckenden Teilwandungen (13) gebildet ist, die zwischen sich mehrere Durchtrittsquerschnitte (14) ausbilden.

2. Reaktorgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilwandungen (13) von mindestens zwei koaxial zueinanderliegenden Trichterwandungen gebildet sind.

3. Reaktorgefäß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Trichterwandungen (Teilwandungen 13) in Absenk­ richtung (x) überlappen oder in Absenkrichtung etwa anein­ anderschließen.

4. Reaktorgefäß nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittsquer­ schnitt (14) der innersten Trichterwandung (Teilwandung 13) etwa mit einer unterhalb des Propellers (12) des Rührwerks (11) angeordneten, horizontalen Prallwand (17) fluchtet.

5. Reaktorgefäß nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilwandungen (13) von gitterförmig angeordneten Vertikalwandungen gebil­ det sind.

6. Reaktorgefäß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Propeller (12) des Rührwerks (11) und den Vertikalwandungen (Teilwandungen 13) eine horizontale, zen­ tralliegende Prallplatte (17) angeordnet ist.

7. Reaktorgefäß nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trichterwandungen (Teilwandungen 13) durch mehrere über den Umfang verteilte Radialstege (18) gehalten sind.