DE68463C - Apparat zum Reinigen von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT^

Der hier gedachte neue Apparat zur Sonderung von in Flüssigkeiten vertheilten Stoffen aus diesen beruht auf der praktischen Anwendung einer allgemein bekannten, aber weder praktisch, noch wissenschaftlich bis jetzt beachteten Naturerscheinung.

Hat man in irgend einem Gefäfs eine Flüssigkeit, die durch irgend welche hineingerührten Stoffe verunreinigt ist, z. B. in einem Wasserglas Wasser mit ihm eingerührtem Kaffeegrund, und hält man das Gefäfs fest, während man mit einem Stab darin am Gefäfsumfang schnell herumfährt, so dafs die Flüssigkeit in Umlauf kommt, so werden nicht, wie man erwarten sollte, die verschiedenen Stoffe nach dem Princip der Centrifugalwirkung etwa geordnet. Nicht gehen die specifisch schwereren Stoffe gegen den Gefäfsumfang, sondern es entstehen um die Drehachse der umkreisenden Flüssigkeiten zwei Räume von der Form konoider Rotationskörper, die mit ihren Spitzen gegen einander geordnet sind, einer unten am Boden, einer oben an der in der Mitte bekanntlich eingesunkenen Flüssigkeit. In dem unteren Rotationskörperraum sammeln sich sämmtliche in der Flüssigkeit gemischt gewesenen festen Stoffe von höherem specifischen Gewicht und in dem oberen Raum alle die Mischstoffe von geringerem specifischen Gewicht, als die die Körper anfänglich tragende Flüssigkeit selbst hat.

Selbst wenn durch Herumschwenken des Gefäfses die Flüssigkeit zum Herumkreisen gebracht worden ist, tritt die soeben erwähnte Erscheinung sofort ein, sobald das Gefäfs stillgestellt, festgehalten wird.

Es entstand eine Reihe von hier skizzirten neuen Apparaten, die unter Anwendung der genannten Erscheinung dazu dienen, etwa aus für gewerbliche Zwecke angerührter Kalkmilch die in ihr schwebenden erdigen Theile auszuscheiden oder die Abwasser von Fabriken oder Wohnstätten von Senkstoffen und Gasen zu befreien, oder Rohzuckersäfte von der Pulpe zu sondern, oder Fettstoff der Milch zu entnehmen.

Die Anwendbarkeit der erwähnten Erscheinung in solchen Apparaten, die man Centripetalmaschinen nennen kann, ist mit soeben gegebener Aufzählung noch nicht erschöpft. Man kann wohl daran denken, aus feurigflüssigen Metallen oder solchen Glasflüssen zur Herstellung dichter homogener Gufskörper die mechanisch den Schmelzen beigemengten Schlacken und Metalloxyde herauszuschaffen; auch kann es möglich sein, dafs man feurigflüssige Legirungen in ihre Einzelmetalle zerlegen kann.

Wesentlich zum Ausscheiden erdiger Massen aus Kalkmilch ist mit Erfolg der mit den Fig. 1 bis 4 skizzirte Apparat in Thätigkeit gebracht worden.

In dem grofsen Vorrathsbehälter α für reine Kalkmilch steht ein siebartig durchbrochener Cylindermantel b aufrecht. Durch ein Gerinne c läuft diesem frisch angerührte Kalkmilch immerfort zu. Central zu dem Siebcylinder b befindet sich oben eine beispielsweise durch Riementrieb schnell umgetriebene Achse d in einer festen Lagerung e. Auf der Achse sitzt ein A.rmf, von dem ein langer, der Achse

paralleler Flügel g tief in den Siebcylinder hinunterreicht. In diesem veranlafst der Flügel ein Kreisen der Kalkmilch und infolge dessen sammeln sich alle erdigen Bestandteile in der Mitte des dichten Bodens und fallen durch diesen in den weiten centralen Rohrstutzen h hinunter.

Die reine Kalkmilch läuft durch die Siebcylinderwand in den Vorrathsbehälter ab, aus dem sie für ihre gewerbliche Verwerthung entnommen wird.

Das jetzt nichts sondernde Sieb der Cylinderwand wäre zum Läutern der Kalkmilch allein nicht brauchbar, weil es sehr bald verstopft wäre. Bei der kreisenden Bewegung der Kalkmilch bleibt es von selbst immer ganz rein und dient eben nur als durchlassende Gefäfswand.

Durch den Rohrstutzen h fallen Steinchen und Erde in ein unter ihm unter Abdichtung etwa mit einem Bajonnetverschlufs angehängtes kannenartiges Blechgefäfs k. Ist die in diesem befindliche Kalkmilch nach oben hin durch die hineingefallenen Aussonderungskörper verdrängt, so wird ein Absperrschieber i im Rohrstutzen geschlossen. Die durch geeignete Transportvorrichtung leicht fortzuschaffende Kanne wird gegen eine leere ausgewechselt und der Absperrschieber wieder geöffnet. Kalkmilch, die unterhalb des Schiebers beim Ablösen der Kanne aus dem Rohrstutzen fliefst, wird von einem Rand s aufsen rund um die Kannendecke aufgefangen und kann davon an geeigneter Stelle abgegossen werden.

Unterhalb des Schiebers könnte der Rohrstutzen ft auch verlängert und inmitten der Verlängerung auch erweitert sein und ganz unten einen zweiten Absperrschieber i tragen (Fig. ι o). Man würde dann diese Stutzenverlängerung zwischen den beiden Schiebern als Schleusenkammer zum Herausschleusen der Senkstoffe durch die wechselweise geöffneten Schieber hindurch benutzen.

Wenn auch für gedachten Zweck bei dem ziemlich bedeutenden Unterschied der specifischen Gewichte der Kalkmilch und der Senkstoffe nur verhältnifsmäfsig geringe Umdrehungsgeschwindigkeit nöthig ist, so kann doch der Flügel durch Centrifugalkraft am unteren Ende so abgebogen werden, dafs er die Siebcylinderwand streift. Damit dies vermieden wird, kann der Flügel mit seiner Breitenfläche schräg gegen die Cylinderwand gestellt werden (Fig. 2), derart, dafs die von ihm vorwärts geschobene Flüssigkeit rückwirkend sich zwischen Cylinderwand und Flügel so zu sagen einkeilt und den Flügel so nach innen abzubiegen bestrebt ist.

Bei mit der Rührfläche radial gestelltem Flügel (Fig. 3) kann eine Rolle g^l, die, gegen den Cylinderbodenrand sich anlegend, in einer Gabel am Flügel gehalten umläuft, den Centrifugaldruck auffangen.

Die Ausführung der Senkstoffe aus dem Apparat kann auch in der Weise geschehen, die Fig. 4 verdeutlicht. Mit einem Paternosterwerk t oder auch mit einer Transportschnecke kann man die Senkstoffe über den Rand des Vorrathsbehälters α hinweg- und ausheben. Es genügt zum Kalkmilchklären, diese Hebevorrichtung nur hin und wieder durch Handbetrieb in Bewegung zu setzen.

Für Fabrik- oder Wohnstättenabwässer oder auch zur Klärung von rohen Zuckersäften könnte man einen dem bis jetzt beschriebenen Apparat ähnlichen anwenden, doch mufs wegen der geringeren Verschiedenheit der specifischen Gewichte zwischen Flüssigkeit und Aussonderungsstoffen gröfsere bis bedeutend grofse Drehgeschwindigkeit in Anwendung kommen. Dies begrenzt die Brauchbarkeit des oben offenen Apparates.

Bei gröfserer Geschwindigkeit sinkt der Scheitel des Rotationskörpermantels, in dem die Flüssigkeitsoberfläche während der Drehung steht, bis auf den Cylinderboden hinab und es lagern sich dann die schwereren Senkstoffe in einem der Drehachse concentrischen Ring auf dem Boden ab. Die Entstehungscurve des gedachten Rotationskörpers ist, nebenher bemerkt, für den Umlauf im stillstehenden Gefäfs keine Parabel, sondern solcher nur dem Aussehen nach ähnlich.

Besser ist es, die Flüssigkeitseinsenkung ganz zu vermeiden, indem man das auch sonst nöthigerweise unbequem hoch zu bauende Gefäfs oben schliefst. Man bekommt dann einen Apparat, den die Fig. 5 und 6 verdeutlichen.

Durch eine Stopfbüchse ist die centrale Welle d eingeleitet, und zum Massenausgleich sind zwei Rührflügel g im Durchmesser sich gegenübergestellt, und diese sind unten durch einen zum Cylinder concentrischen Ring g'² mit einander verbunden. Die zu reinigende Flüssigkeit wird in Richtung der Tangente zur Drehung mit dieser gleichgerichtet durch das Rohr u eingeleitet und irgendwo am Cylinderumfang und auch wohl an mehreren Stellen von diesem durch das Rohr·/ in reinem Zustande wieder ausgeführt. Der Cylindermantel steht jetzt ganz frei für sich und ist sonst mitsarrimt seinen Böden durchaus geschlossen und immer ganz mit Flüssigkeit erfüllt.

Alle schwereren Mischstoffe sinken während des Umkreisens unten um die Drehachse in den Rohrstutzen h hinein nieder. Die Gase aus den Wässern sammeln sich oben in dem centralen domartigen Deckelansatz m. Sie würden sehr bald in solcher Menge angesammelt sein, dafs sie den Einsenkungsrotationskörper bis gegen den Cylinderboden hin vergröfserten und anfüllten, wenn sie nicht vermöge einer

Luftpumpe oder mittelst eines Injectors oben durch das Rohr y abgesaugt würden. Statt dessen können sie auch lediglich zum Rohr y hinausgedrückt werden, indem man die Abwässer mit einer Druckpumpe oder durch natürliches hohes Gefälle mit dazu genügend hohem Druck durch das Rohr u einprefst. Zum Regeln des Druckes, der nöthig ist, um die Bildung des Luftrotationskörpers auszuschliefsen, müfste das Abflufsrohr Z etwa mit dem Hahn V im Querschnitt entsprechend eng eingestellt werden.

Der Zuflufs am Umfang müfste so wie so unter gröfserem Druck stattfinden, als derjenige ist, mit dem die Centrifugalkraft die Flüssigkeit gegen die Cylinderwand prefst. Anderenfalls könnte man die Zuleitung durch das Rohr u^l der Fig. 11 in die Mitte des Gefäfses hineinführen.

Damit aus dem Dom durch das Luftrohr y keine Flüssigkeit .hinausgedrückt werden kann, ist dem Rohr y ein Ventil r eingesetzt, dessen Ventildeckel, von der steigenden Flüssigkeit getragen, in seinen Sitz gebracht wird. In dem oberen Rotationskonoid sammeln sich nun auch die gegen die behandelte Flüssigkeit specifisch leichteren festen Stoffe, also die Schwimmstoffe. Für diese ist (Fig. 5) central ein Blechtrichter 0 angeordnet, durch den die Schwimmstoffe mit dem Oeffnen des Ventils ρ durch die central stehende Röhre q abgezogen, d. h. durch den inneren Druck ausgeblasen werden können.

Man könnte die Schwimmstoffe auch durch ein Rohr nach oben aus dem Dom m hinaus absaugen, und noch besser würde sich dies bewerkstelligen lassen, wenn die Welle d unter dem Cylinder läge, von unten her also eingeführt die Flügel g im Umlauf brächte (Fig. 7).

Mit einem Apparat nach Fig. 5 und 6 kann man durch den Trichter 0 der Milch den Rahm entnehmen. Die untere Abziehvorrichtung könnte für diesen Zweck fehlen.

In Fällen, in denen zur Sonderung leichterer Mischstoffe eine geringere Umdrehungsgeschwindigkeit genügte, dürfte sich empfehlen, einen offenen Apparat nach den Fig. 8 und 9 zu bauen, ähnlich dem der Fig. 1.

In eine Tülle ν am Rand des Siebcylinders b läuft die Mischflüssigkeit gleichmäfsig ein und ihre schwereren Bestandtheile treten durch die Siebwand in den Behälter α, während die leichteren durch den Trichter 0 in den untergestellten Napf w ausfliefsen. Das Rohr q des Trichters wird im Gefäfsboden von einer Stopfbüchse χ gehalten, und kann so der Trichter je nach Bedarf höher oder tiefer eingestellt werden.

Man kann sich von dem Vorgang in den Apparaten eine Vorstellung verschaffen, wenn man beachtet, dafs durch die von der Centrifugalwirkung hervorgerufene Bewegung des fliefsenden Inhalts gegen die Gefäfswand an dieser im. Inhalt eine Spannung hervorgebracht wird, welche ein Ausweichen nach unten und nach oben veranlafst.

Die Schwerkraft addirt sich den hinabdrückenden Kräften so, dafs die schweren Bestandtheile den Weg hinab einschlagen und die leichten auf den Weg nach oben treiben. Im offenen Apparat entsteht oben ohne Weiteres am Umfang ein Abtrieb wegen der Niveaudifferenz innen und aufsen. Derartige ringsum eingeleitete Bewegungen können nur unten und oben radial nach der Achse zu sich fortsetzen, und an dieser selbst entsteht unten wie oben eine Stauung durch die sich nun begegnenden Bewegungsrichtungen (Fig. 12 und 13). Auch im offenen Gefäfs fliefsen an der Oberfläche die Theilchen in das tiefere Innere hinein.

Jede Stauung veranlafst die Anhäufung der von den Strömungen mitgeführten Theilchen an der Achse. Ist nun oben durch den Trichter ο oder das Rohr y bezw. /² und unten durch den Stutzen h oder das Rohr I^s Gelegenheit zur Abführung des Angehäuften vorhanden, so wird keine Mischung der verschiedenen Theilchen aus beiden Anhäufungen in der zweiten Stauung eintreten, die in der Mitte der Achse stattfindet, wo die Weiterströmungen von unten nach oben und von oben nach unten sich treffen, um wieder zum Umfang zu gelangen (Fig. 12 und 13).

Gedachte Vorgänge werden im Beharrungszustand des Umlaufes und bei dessen Geschwindigkeitsabnahme nur vorhanden sein, während in der Beschleunigung des Umlaufes die wachsende Centrifugalwirkung die Stauungen stört. Schon im Wasserglas sieht man erst am Kaffeegrund dann deutlich die Konoidbildung, wenn man den Umtriebsstab aushebt.

Beharrungszustand bleibt im Apparat, wenn bei gleicher Flügeldrehung die neu eingeführten, das Ablaufende ersetzenden Flüssigkeitstheile am Umfang in Tangenten- und Bewegungsrichtung eintreten (Fig. 6) oder mitten in der Drehachse (Fig. 11).

Für primitive Verhältnisse könnte der Apparat auch discontinuirlich betrieben werden. Die einfachste Form des Apparates zeigt Fig. 14. Man bringt eine einmalige Füllung des Behälters im Umlauf und hält dann die Flügelwelle an. Die Flügel sind je mit einem Gelenk r an ihrem Arm f festgemacht.

Wird die Welle mit den Armen festgestellt, so wirft die umlaufende Flüssigkeit die Flügel gegen die Gefäfswandung und läuft, allmälig

zur Ruhe kommend, weiter, ohne von den Flügeln im Kreise gehindert zu sein (Fig. 13). Zieht man die endlich stillstehende Flüssigkeit vorsichtig ab, so findet man am flachen Boden des Gefäfses ein Konoid, das aus verschiedenen über einander geordneten Mänteln besteht. Der innerste Kern enthält die specifisch schwersten Senkstoffe aus der Flüssigkeit und der äufserste Mantel die leichtesten. Für Erzwäschen könnte davon mit Vortheil Gebrauch gemacht werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Apparat zum Reinigen von Flüssigkeiten, der ohne jede Filtermasse dadurch wirkt, dafs in einem runden Behälter mit Rührflügeln die Flüssigkeit in sehr schnelle Drehbewegung versetzt wird und dabei eine Schleusenvorrichtung (Fig. 10) oder eine mechanische Hebevorrichtung (Fig. 4) dazu benutzt werden kann, die sich in die Drehachse drängenden Senkstoffe aus der Flüssigkeit fortzuschaffen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.