-
Verfahren zur Trennung von körnigem Gut im aufsteigenden Wasserstrom
Bei allen Verfahren zur Scheidung von körnigem Gut im aufsteigenden Wasserstrom
hängt die Genauigkeit der Trennung des Gutes verschiedener Gleichfälligkeit ab von
der gleichmäßigen Verteilung der Geschwindigkeit des aufsteigenden Wasserstromes
über den Querschnitt des Trenngefäßes. Die bisher bekannten Verfahren und Vorrichtungenversuchen,
die erstrebte gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung durch eine weitgehende Unterteilung
des Trenngefäßes, durch eine gleichmäßige Verteilung der Wassertnenge, z. B. mittels
Düsen und Quersieben, hauptsächlich aber durch absichtliche Hintanhaltung jeder
Wirbelbildung im Wasserstrom zu erreichen. Durch diese Mittel wird wohl eine parallel
gleichgerichtete und wirbelfreie Bewegung der einzelnen Stromfäden des aufsteigenden
Wasserstromes, die sogenannte laminare, erzielt, aber nicht gleichzeitig eine gleichmäßige
Verteilung der Wasergeschwindigkeit über den Querschnitt des Trenngefäßes, die in
der Nähe der Wandung des Trenngefäßes befindlichen Stromfäden erleiden vielmehr
durch den wachsenden Widerstand infolge der höheren Reibung an der Wand eine Verzögerung
gegenüber den Stromfäden in der Mitte. Die Geschwindigkeitsverteilung einer laminaren
Strömung gleicht im Schnitt einer Parabel (Abb. i): dabei ist die Geschwindigkeit
in der Mitte des Trenngefäßes doppelt so groß wie die durchschnittliche Wassergeschwindigkeit,
in der Nähe der Wandungen sogar ein Mehrfaches. Nach den bisher bekannten Verfahren
wird demnach -durch die Wandung der laminaren wirbelfreien Wasserbewegung das Gegenteil
von dem beabsichtigten Erfolg erzielt. Die ungleichmäßige Wassergeschwindigkeit
der laminaren Bewegung ist ungeeignet zur Trennung von körnigem Gut nach der Gleichfälligkeit.
-
Im praktischen Betrieb entsteht außerdem bei dem Versuch, in Trenngefäßen
größeren Querschnitts im aufsteigenden Wasserstrom zu scheiden, eine vollkommen
unregelmäßige Geschwindigkeitsverteilung, indem einseitig ein Teil des Wasserstromes
nach oben voreilt, ein anderer Teil des Querschnitts aber stagniert oder sogar eine
nach unten gerichtete Bewegung ausführt. Dies tritt namentlich bei ungleichmäßiger
Belastung des Trenngefäßes durch einseitige Aufgabe des Fördergutes ein. Durch solche
einseitigen und unregelmäßigen Wasserbewegungen werden vertikale Verschiebungen
der einzelnen Stromfäden des aufsteigenden Wasserstromes erzeugt, die zu vertikalen
Wirbeln und zu vertikalen Umwälzungen des Wasservorrates des Trenngefäßes führen
(Abb. a). Durch diese Umwälzungen wird naturgemäß eine gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung
im Trenngefäß verhindert, auch wenn eine solche nach den sonstigen Verhältnissen
erwartet werden müßte.
-
Die Erfindung bezweckt entgegen den bisherigen Vorschlägen eine gleichmäßige
Verteilung der Wassergeschwindigkeit im aufsteigenden
Wasserstrom
durch Einleitung einer turbulenten Wasserbewegung, die in einem geschlossenen Wasserstrom
gleichzeitig eine gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung herbeiführt. Die Turbulenz
eines aufsteigenden Wasserstromes besteht darin, daß die parallele und gleichförmige
Bewegung der einzelnen vertikalen Stromfäden überlagert wird von horizontalen Wirbelungen
oder Pulsationen von kleinem Ausmaß. Diese horizontalen Wirbel mischen die einzelnen
Stromfäden verschiedener Geschwindigkeit durcheinander und erzeugen dadurch eine
nahezu gleichmäßige Verteilung der Wassergeschwindigkeit über den Querschnitt des
Trenngefäßes (Abb. 3). Die eigenen horizontalen Komponenten der Turbulenz gleichen
sich nach einer gewissen Weglänge wieder aus. Als Wirkung der Turbulenz ergibt sich
demnach eine nahezu vollkommene Verteilung der Wassergeschwindigkeit über den Trennquerschnitt.
Die Turbulenz hat also gegenüber den bisher angewendeten Verfahren eine durchaus
verschiedene Wirkung. Sie vermeidet nicht nur dieGeschwindigkeitsunterschiede der
laminaren Bewegung, sondern sie verhindert auch durch ihre horizontalen Pulsationen
die vertikalen Umwälzungen des Trennwassers im Trenngefäß.
-
Durch die starke Durchw irbelung des aufsteigenden Wasserstromes vermittels
der Turbulenz wird außerdem auch eine bisher nicht gekannte, sehr gleichmäßige Verteilung
des Aufgabegutes selbst bewirkt. Diese gleichmäßige Verteilung des Gutes ist ebenfalls
notwendig für eine genaue Scheidung. Die Turbulenz gleicht demnach nicht nur die
verschiedenen Wassergeschwindigkeiten, sondern in ebenso vorteilhafter Weise auch
die einseitige und stoßweise Aufgabe des Fördergutes aus.
-
Die Mittel, durch welche die Turbulenz hervorgerufen werden kann,
sind bekannt. Sie bestehen außer der Anwendung eines geeigneten Trennquerschnittes
hauptsächlich in der Rauhigkeit der Wandungen des Trenngefäßes. Da die Erweiterung
des Querschnittes nach den Lehren der allgemeinen Hydromechanik wegen der obergenannten
Schwierigkeiten bei der Trennung im aufsteigenden Wasserstrom nicht immer zuverlässig
Turbulenz erzeugt, so werden die horizontalen Wirbel der Turbulenz zweckmäßig durch
eine Erhöhung der Rauhigkeit der Wände des Trenngefäßes erzeugt. Hierzu kann man
die Wandoberfläche selbst aufrauhen oder mit vertikalen, rauhen Flächen, wie Sieben,
Lochblechen und Profilblechen, versehen oder sonstige unregelmäßige Erhebungen und
Unebenheiten an den Wandungen anbringen. Auch die der Hydromechanik nicht bekannte
Einbringung von solchen rauhen vertikalen Einbauten innerhalb des Wassertromes selbst
hat sich bewährt. Es ist aber bekannt, Beruhigungssiebe zur Vermeidung von Wirbeln
im Wasserstrom zu verwenden.
-
Die auf eine solche Weise hervorgerufene kräftige Turbulenz erzeugt
eine so starke horizontale Durchmischung der aufsteigenden Wasserstromfäden, daß
im laufenden Betrieb die gleichmäßige Geschwindigkeitsverteilung und damit die genaue
Scheidung des Gutes nach der Gleichfälligkeit selbst dann gewahrt bleibt, wenn durch
eine unregelmäßige Gutaufgabe eine einseitige oder stoßweise Belastung des Trenngefäßes
eintritt.