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Die vorliegende Erfindung betrifft einen
Flüssigkeitsbehälter, dessen Zweck darin besteht, einen
Puffer für eine leicht schäumende Ablauge bereitzustellen
und bei dem der Flüssigkeitspegel wesentlich schwankt.
Der Hauptzweck der Erfindung besteht in der Verminderung
der Gefahr, das in der aus dem Behälter abgezogenen
Flüssigkeit Gas mitgeführt wird.
Stand der Technik und Schwierigkeiten
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Die Schwierigkeit, die die Erfindung beheben
soll, wird beispielsweise in Zusammenhang mit
Zyklonabscheider enthaltenden Zisternenkonstellationen
gefunden. Bei einer bekannten Zisternenkonstellation dieser
Art ist der Zyklonabscheider an deren Boden befestigt.
Die Flüssigkeitspegel bei derartigen Systemen schwanken
erheblich, und bei einem hohen Pegel sind die Gasbiasen
in dem einströmenden Flüssigkeits-/Gas-Gemisch einem
statischen Druck ausgesetzt, wodurch die Blasen
zusammengedrückt werden. Es ist allgemein bekannt, daß kleine
Gasblasen wesentlich langsamer an eine
Flüssigkeitsoberfläche steigen als größerer Blasen, und zwar ganz einfach
deshalb, weil kleine Blasen ein weniger günstiges
Verhältnis von Volumen zu Querschnitt haben als größere
Blasen. Daraus ergibt sich, daß bei höheren Pegeln in
Flüssigkeitszisternen das verbleibende Gas, das den
Zyklonabscheider nahe dem Boden der Zisterne verläßt, so
langsam an die Oberfläche steigt, daß stattdessen die
Gefahr besteht, daß es nach unten zum Tankauslaß gezogen
wird.
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Aus dem gleichen Grunde wird natürlich die
Zentrifugalabscheidung im Zyklonabscheider selbst bei
erhöhtem statischen Druck beeinträchtigt. Der
Abscheidemechanismus für das Flüssigkeits-/Gas-Gemisch ist in
einem Zyklon dergleiche wie der in einem
Tankstattfindende.
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Eine weitere Situation, in der Schwierigkeiten
bei in der Flüssigkeit, die aus dem Behälter abgezogen
wird, vorhandenem Gas auftreten können, ist, wenn der
Austritt aus der Einlaßleitung relativ weit oben im
Behälter angeordnet ist und der Flüssigkeitspegel gleich
zeitig relativ niedrig ist. Dies führt dazu, daß das Gas
in dem in das Flüssigkeitsbad fallenden Flüssigkeitsstrom
nach unten gezogen wird, was folglich dazu führen kann,
daß das Gas zusammen mit der aus dem Behälter entfernten
Flüssigkeit abgezogen wird.
Lösung und Vorteile
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Eine Aufgabe der Erfindung ist, die obengenannten
schwierigkeiten zumindest zu vermindern, was mittels
eines Flüssigkeitsbehälters erreicht wird, dessen Zweck
darin besteht, einen Puffer für leicht schäumende Ablauge
aus der Zelluloseindustrie bereitzustellen, wobei der
Flüssigkeitspegel wesentlich schwankt, und der eine
Einlaßleitung für Flüssigkeit, eine Auslaßleitung für
Flüssigkeit, Behälterwände, einen Behälterboden und eine
in dem Behälter angeordnete
Flüssigkeitsaustrittsanordnung, die mit der Einlaßleitung verbunden ist, umfaßt,
wobei die Austrittsanordnung ein Mittel zur
Gewährleistung, daß ihre Öffnung dem Pegel der Flüssigkeit in dem
Behälter folgt, umfaßt, wobei die Öffnung vorzugsweise so
angeordnet ist, daß sie in Höhe der angegebenen
Flüssigkeitsoberfläche oder unmittelbar darunter mündet.
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Schwimmende Austrittsanordnungen in
Flüssigkeitsbehältern sind eigentlich bekannt. Somit ist durch
SU-767 018 ein Flüssigkeitsbehälter bekannt, der eine
Einlaßleitung für Flüssigkeit, eine Auslaßleitung für
Flüssigkeit, Behälterwände, einen Behälterboden und eine
in dem Behälter angeordnete
Flüssigkeitsaustrittsanordnung, die mit der Einlaßleitung verbunden ist,
umfaßt, wobei die Austrittsanordnung ein Mittel zur
Gewährleistung, daß ihre Öffnung dem Pegel der
Flüssigkeit in dem Behälter folgt, umfaßt. Diese bekannte
Anordnung, von der sich Anspruch 1 abgrenzt,
unterscheidet sich wesentlich von der Erfindung, die
einen Pufferbehälter für leicht schäumende Ablauge aus
der Zelluloseindustrie vorsieht, bei der der
Flüssigkeitspegel wesentlich schwankt und bei der die
Austrittsanordnung des weiteren ein Flüssigkeitslgas-Trennmittel
in Form eines Zyklonabscheiders umfaßt.
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Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung sind
jegliche Gasblasen in dem einströmenden
Flüssigkeits/Gas-Gemisch in Verbindung mit dem Austritt im Behälter
immer einen geringen oder nicht existierenden statischen
Druck ausgesetzt, was zu einem Flüssigkeitsbehälter
führt, aus dem Flüssigkeit abgezogen werden kann, die
kein Gas enthält.
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Das Vorhandensein des Zentrifugalabscheiders am
Austritt im Behälter bedeutet, daß mit der vorliegenden
Erfindung auch der Vorteil gewonnen wird, daß die
Zentrifugalabscheidung selbst unter optimalen Bedingungen
stattfindet, d.h. mit dem geringstmöglichen Einfluß von
statischem Druck. Darüber hinaus weist jegliches
verbleibende Gas, das zusammen mit der Flüssigkeit aus dem
Abscheider strömt, den geringstmöglichen Abstand zur
Oberfläche auf, wobei zugleich die Aufstiegsrate des
Gases optimal ist.
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In bestimmten Flüssigkeiten, die in Zisternen
gespeichert werden sollen, sind Feststoffteilchen oder
Fasern vorhanden, die mit Gasblasen an die Oberfläche
treiben und dort einen Kuchen bilden können. Dieser
Kuchen verhindert wiederum wirksam, das verbleibende Gase
die Oberfläche erreichen.
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Bei der vorliegenden Erfindung besteht ein
weiterer Vorteil darin, daß der Bildung eines derartigen
Kuchens entgegengewirkt wird, da der gesamte
Flüssigkeitsaustritt in der Oberflächenschicht auftritt. Dies
wird teilweise dadurch erreicht, daß die Auftriebswirkung
minimal ist, da die Blasen nur einen sehr kurzen Weg bis
zur Oberfläche haben, und zwar teilweise durch die
Wirbelwirkung, die in der Oberflächenschicht auftritt und
dadurch jegliche Mikroblasen freisetzt, die an den
Teilchen/Fasern haften. Infolgedessen kommen die Blasen
mit der Flüssigkeitsoberfläche in Kontakt und-platzen,
während die Teilchen/Fasern sinken und der austretenden
Flüssigkeitsströmung folgen.
Kurze Beschreibung der Figuren
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Anhand des folgenden Versuchs wird die Erfindung
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
ausführlicher
beschrieben; es zeigen:
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Figur 1 eine bevorzugte Ausführungsform eines
Flüssigkeitsbehälters mit einer Austrittsanordnung gemäß
der Erfindung als Seitenansicht,
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Figur 2 den gleichen Behälter als Draufsicht,
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Figur 3 eine Vergrößerung des Teils der
Austrittsanordnung nach Figur 2, das sich stromaufwärts
befindet,
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Figur 4 eine Vergrößerung des Teils der
Austrittsanordnung nach Figur 2, das sich stromabwärts
befindet,
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Figur 5 eine alternative Ausführungsform einer
Austrittsanordnung gemäß der Erfindung,
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Figur 6 ein ausgewähltes Teil der zuletztgenannten
Ausführungsform,
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Figur 7 eine Seitenansicht einer alternativen
Ausführungsform des Teils einer Austrittsanordnung nach
den Fig. 1 - 4, das sich stromaufwärts befindet,
und
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Figur 8 einen horizontalen Querschnitt des
zuletztgenannten Teils.
Ausführliche Beschreibung
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In Figur 1 wird ein Flüssigkeitsbehälter der
Zisternenart, d.h. mit einer beträchtlichen
Speicherkapazität, die sich auf mehrere Kubikmeter beläuft, gezeigt.
Der Behälter, der auf eine für die Erfindung bevorzugte
Weise ausgeführt ist, ist auf dem Boden aufgestellt und
umfaßt einen Boden 4, zylindrische Wände 3 und eine
Abdeckung 15. Flüssigkeit wird über eine Einlaßleitung 1
zum Behälter geführt und über eine Auslaßleitung 2,
vorzugweise mit Hilfe einer Pumpe 2A, aus dem Behälter
abgezogen. Eine erfindungsgemäße Austrittsanordnung 5
gewährleistet, daß der Flüssigkeitsaustritt aus dem
Behälter immer in der Nähe der Flüssigkeitsoberfläche 8
stattfindet. An einem Drehpunkt 11 ist ein starres
Leitungsrohr, das in Vertikalrichtung beweglich ist, an
der Einlaßleitung 1 für die Flüssigkeit befestigt. Das
andere Ende des beweglichen Leitungsrohrs (stromab) ist
mit einem Zyklonabscheider 7 verbunden, wobei diese
Verbindung auch genauso wie die Befestigung 11 an der
Einlaßleitung flexibel angeordnet ist. Der
zyklonabscheider 7 ist in Form einer länglichen, zylindrischen Röhre
mit einem oberen, offenen Ende 78 zur Gasfreisetzung und
einem unteren Ende 7C, das mit einer Bodenplatte, in der
sich nur ein relativ kleines Ablaufloch (nicht gezeigt)
befindet, versehen ist, ausgebildet. Die durch den Zyklon
nach oben strömende Flüssigkeit soll durch mehrere
Öffnungen 7A herausströmen, die in einer horizontalen
Ebene nacheinander angeordnet sind und deren Länge in
Umfangsrichtung größer als in Axialrichtung ist.
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Unmittelbar über den liffnungen 7A ist ein
flüssigkeitsverdrängender Körper 6 angeordnet, der der
gesamten Austrittsanordnung 5 genügend Auftrieb verleiht,
damit diese der Oberfläche 8 der Flüssigkeit folgen kann.
Die Öffnungen 7A werden somit immer unmittelbar unter der
Flüssigkeitsoberfläche 8 angeordnet sein, so daß das
möglicherweise in der aus den Schlitzen 7A strömenden
Flüssigkeit verbleibende Gas einem statischen Druck von
praktisch Null ausgesetzt ist. Das Gas, das abgeschieden
wurde, sowie die Gasströme, die aufgrund des schwankenden
Pegels der Flüssigkeit entstehen, können durch eine
Belüftungsanordnung 16, die sich im oberen Teil befindet,
strömen.
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Während Flüssigkeit durch die Einlaßleitung 1
hinein und weiter durch den vertikal beweglichen
Leitungsteil 9 heraus in den Zyklonabscheider 7 und dann
schließlich aus den Öffnungen 7A herausströmt, wird dem
bestehenden Flüssigkeitsbad Flüssigkeit zugefügt. Ist der
Zustrom von Flüssigkeit größer als die Menge, die über
die Auslaßleitung 2 abgezogen wird, dann steigt die
Wasseroberfläche 8, wobei dann der Schwimmer 6 dazu
veranlaßt wird, der aufsteigenden Flüssigkeitsoberfläche
zu folgen, die deshalb den Zyklonabscheider 7 mitführt,
mit dem Ergebnis, daß das ausströmende Wasser immer in
der Nähe der Flüssigkeitsoberfläche 8 austritt.
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Mit Hilfe der gestrichelten Markierungen werden
zwei veranschaulichende Beispiele gezeigt, und zwar
eines, bei dem sich die Wasseroberfläche unmittelbar über
der Mittenmarkierung im Behälter befindet, und eines, bei
dem sich die Austrittsanordnung an ihrer ganz oben
gelegenen Position befindet, die durch physische Mittel
daran gehindert wird, sich nach oben zu bewegen. Der
Grund, warum der zyklonabscheider mit einem
röhrenförmigen Abschnitt, der sich über eine beträchtliche Strecke
(ca. 20% der Gesamtlänge) über die Wasseroberfläche 8
hinaus erstreckt, ausgestattet ist, besteht darin, daß
auf diese Weise am oberen Ende 7B des Zyklonabscheiders
kein Wasser herausspritzen kann. Diese Wirkung wird
dadurch verstärkt, daß die Röhre 7 an ihrem oberen Ende
7B mit nach innen gerichteten Flanschen versehen ist. Das
durch Zentrifugierung abgeschiedene Gas verläßt den
Zyklonabscheider hauptsächlich nahe der Mitte des oberen
Teils 7B des Abscheiders.
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In Figur 2 wird der Behälter als Draufsicht
gezeigt, und es ist ersichtlich, daß das bewegliche
Leitungsteil 9 aus zwei starren parallelen Leitungsteilen
9A, 9B besteht. Der Grund für die Verwendung zweier
paralleler Leitungen ist, daß dadurch Reaktionskräfte auf
einfache Weise ausgeglichen werden können, welche sonst
an Drehpunkten usw. Schwierigkeiten verursachen könnten.
Am Ende der Einlaßleitung 1 ist ein T-förmiges Rohr 1A
angeordnet, in dem die stromaufwärts gelegenen Enden des
beweglichen Leitungsteils 9A und 9B eingesetzt sind, und
das als Drehpunkt 11 fungiert. Das gleiche Prinzip wird
auch auf das andere Ende der flexiblen Rohre 9A, 9B
angewendet, d.h. die jeweiligen Leitungsenden sind
jeweils in einer von zwei konzentrisch angeordneten
Röhren 7D, die in entgegengesetzten Richtungen weisen,
eingesetzt. Zum Zusammenhalten der beiden Leitungsteile
9A, 9B sind zwei einstellbare Stützen 17A, 17B in der
Nähe jedes Endes befestigt.
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Wie in Figur 3 gezeigt, sind zwei symmetrische
Elemente 7E in dem Zyklonabscheider 7 einander gegenüber
angeordnet, um die aus den zwei Leitungsrohren 9A, 9B
einströmende Flüssigkeit tangential umzuleiten, so daß
die erforderliche Abscheidewirkung mit Hilfe der
Zentrifugalkraft erreicht wird. Diese Elemente 7E sind des
weiteren schräg nach oben ausgerichtet, so daß die
Strömung nicht von dem gegenüber befindlichen jeweiligen
Element 7E gestört wird.
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In Figur 4 wird eine bevorzugte detaillierte
Ausführungsform des Einlaßteils 1A im Behälter zusammen
mit dem Teil der einen Leitungshälfte 9B, die sich
stromaufwärts in diesem Einlaßteil 1A befindet, gezeigt.
Hier ist zu sehen, daß die bewegliche Leitung
vorzugsweise aus einer starren, geschweißten Röhrenkonstruktion
hergestellt ist. Das Drehelement selbt umfaßt somit eine
am Knierohr befestigte Hülse 18, die in einem Ende des T-
Rohrs 1A eingesetzt ist. Eine vorragende Schulter 21
bildet einen Endanschlag, und ein Gleitlager 20 befindet
sich in einem Dichtungselement 19. Das Einlaßrohr 1
(nicht gezeigt) ist so ausgeführt, daß es mit Hilfe von
Schraubverbindungen an einem Flansch 23 des T-Rohrs 1A
befestigt werden kann.
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In Figur 5 wird eine alternative Ausführungsform
einer Austrittsanordnung 5 gemäß der Erfindung gezeigt.
Gemäß dieser Ausführungsform besteht die
Austrittsanordung aus zwei teleskopartig verschiebbaren Teilen 12, 13.
Das untere Teil 12 ist in dem Behälter 3 durch
Verschraubung mit einem Verbindungsrohr 1B an der Einlaßleitung 1
(nicht gezeigt) befestigt. Außerhalb dieser sich vertikal
nach oben erstreckende unteren Röhre 12 ist ein
bewegliches Rohr 13 größeren Durchmessers angebracht. Ein
Schwimmer 6 ist an dem oberen Ende dieses Rohrs
befestigt, und unmittelbar unter diesem Schwimmer befinden
sich Öffnungen 7A für die ausströmende Flüssigkeit. Somit
befinden sich diese Öffnungen 7A immer unmittelbar unter
der Flüssigkeitsoberfläche 8. Im bevorzugten Fall
befindet sich eine gesicherte propellerartige Anordnung 14 in
der feststehenden Röhre 12, um das einströmende Medium in
Drehbewegung zu versetzen. Eine vorragende Strebe 16
bildet eine obere Grenze für den Bewegungsbereich der
Austrittsanordnung. Fig. 6 zeigt einen ausgewählten Teil
des Zyklonabscheiders 7. Ein sich im Zyklon 7 nahe dessen
Wand neben den Laugenauslässen 7A befindendes
zylindrisches Leitblech 15, das über den oberen und
unteren Rand dieser Auslässe hinausragt, dient zur
Verbesserung der Zentrifugalabscheidung, indem verhindert
wird, das nahe der Mitte des Zyklons rotierende Gasblasen
der Lauge durch die Öffnungen 7A nach draußen folgen.
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In den Figuren 7 und 8 wird eine alternative
Ausführungsform bezüglich der Befestigung der Leitungen
9A, 9B an dem Zyklonabscheider 7 gezeigt. Zur Erhaltung
eines relativ ungestörten Einströmens in den Zyklon 7
münden die beiden Leitungen 9 jeweils in einer Art
Vorkammer 7F mit zwei tangential zum Rohr 7 angeordneten
Seitenplatten 24, 25, zwischen denen sich eine
Verbindungsplatte 26 sowie eine obere und untere Platte 27 bzw.
28 befinden. An der Verbindungsplatte 26 befindet sich
das Rohrstück 7D, in dem das Ende der Leitungen 9A, 9B
eingesetzt sind. Durch Vorsehen eines vertikal
ausgerichteten Schlitzes 7G im Rohr 7 in der einen Ecke jeder
Vorkammer 7F werden die gewünschten Einströmbedingungen
für die zum Zyklon 7 beförderte Flüssigkeit erreicht.
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Die Erfindung wird durch die obige Darstellung
nicht eingeschränkt, kann aber im Rahmen der
anschließenden Patentansprüche geändert werden. So ist es
beispielsweise möglich, anstatt einen Schwimmer 6 zu
verwenden, die Position der Öffung 7A/Öffnungen mit Hilfe
beispielsweise eines hydraulischen Kolbens, eines Ritzel
und einer Zahnstange, eines Ketten- und Kettenradantriebs
usw. zu beeinflussen, wobei der erreichte Pegel entweder
mit Hilfe eines kleinen Schwimmers oder mittels eines
Fühlers für statischen Druck erhalten und die Regulierung
des Pegels zweckmäßigerweise elektronisch erreicht wird.
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Die gemäß der ersten Ausführungsform gezeigte
starre Leitung 9 kann gegen eine flexible Leitung
ausgetauscht werden, wobei dann diese Lösung auch auf Behälter
kleineren Durchmessers anwendbar wird. Weiterhin kann
vorgesehen werden, daß die Leitung 9 selbst teleskopartig
angeordnet werden kann. Die Erfindung soll hauptsächlich
in Verbindung mit leicht schäumenden Flüssigkeiten, nach
Art von Ablauge, verwendet werden, die nach Kochung und
weiterer Verarbeitung von Zellstoff erhalten werden, die
Anordnung kann aber natürlich auch zweckmäßigerweise in
Verbindung mit einer beliebigen anderen Flüssigkeit
verwendet werden, wo die beschriebenen Schwierigkeiten
auftauchen. Weiterhin ist für Fachleute ersichtlich, daß
die Erfindung auch in Verbindung mit offenen Behältern
verwendet werden kann, und daß sie darüber hinaus auf
andere Behältnisse als eigentliche Behälter angewendet
werden kann, wenn eine erfindungsgemäße Anordnung, d.h.
zum Beispiel der Einströmabschnitt am oberen Teil einer
größeren Ummantelungseinheit, genutzt werden kann, wo
beispielsweise der Einströmabschnitt selbst eine
Pufferzone für nachfolgenden Verarbeitungsschritte in der
Ummantelungseinheit darstellt.