DE810146C

DE810146C - Flotation apparatus for turbines with gas released under pressure, which flow through a nozzle

Info

Publication number: DE810146C
Application number: DEP44459A
Authority: DE
Inventors: Sven-Goesta Dipl-In Nordstrand
Original assignee: INGENIOERS N FLIESBERG AKTIEBO
Current assignee: INGENIOERS N FLIESBERG AKTIEBO
Priority date: 1949-06-01
Filing date: 1949-06-01
Publication date: 1951-08-06

Description

Flotationsapparat für Trüben mit unter Druck gelöstem Gas, die eine Düse durchströmen Die Erfindung bezieht sich auf einen Flotationsapparat für Trüben mit unter Druck gelöstem Gas.Flotation apparatus for pulp with gas dissolved under pressure, the one Flow through nozzle The invention relates to a flotation apparatus for pulp with gas dissolved under pressure.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, zum Zwecke der Flotation fester Stoffe, die in einer Flüssigkeit, wie Wasser, suspendiert sind, ein Gas, üblicherweise Luft, unter Druck in der Flüssigkeit zu lösen und dann die Suspension mit dem darin gelösten Gas eine Düse passieren zu lassen, in welcher die Druckenergie der Flüssigkeit in kinetische Energie umgesetzt wird, wobei ein unterhalb des Atmosphärendruckes liegender Druck entsteht, der allmählich während des Durchtritts der Suspension durch die Düse ausgeglichen wird, so daß der Druck der Suspension beim Austritt aus der Düse gleich oder im wesentlichen gleich dem atmosphärischen Druck ist. Unter dem Einfluß dieses unter dem atmosphärischen Druck liegenden Druckes trennt sich das Gas von der Flüssigkeit in Form von feinen Blasen, welche aus der Flüssigkeit entweichen, im wesentlichen innerhalb einer Flotationskammer. Wenn die Gasblasen zur Oberfläche der Flüssigkeit in dieser Kammer aufsteigen, nehmen sie suspendierte feste Teilchen mit sich, insbesondere wenn der Suspension ein Flotationsmittel zugesetzt wird.It has already been proposed to be more solid for the purpose of flotation Substances suspended in a liquid such as water, a gas, usually Air, under pressure, to dissolve in the liquid and then the suspension with the one in it to let the dissolved gas pass through a nozzle, in which the pressure energy of the liquid is converted into kinetic energy, one below atmospheric pressure lying pressure is created, which gradually increases during the passage of the suspension is balanced by the nozzle, so that the pressure of the suspension on exit from the nozzle is equal to or substantially equal to atmospheric pressure. Under the influence of this pressure, which is below atmospheric pressure, separates the gas from the liquid in the form of fine bubbles emerging from the liquid escape, essentially within a flotation chamber. When the gas bubbles rise to the surface of the liquid in this chamber, take it in suspension solid particles with it, especially if a flotation agent is added to the suspension will.

Es ist bereits eine Düse des vorstehend erwähnten Typs in Form eines Paares von relativ zueinander einstellbaren Scheiben bekannt, welche parallele oder im wesentlichen parallele einander entgegengesetzte Oberflächen besitzen, wobei außerdem die eine dieser Scheiben mit einer mittleren Einlaßöffnung versehen ist, welche zu dem Düsenkanal führt, der durch den Zwischenraum zwischen den einander entgegengesetzten Oberflächen gebildet wird. Bei dieser bekannten Konstruktion kann der Abstand zwischen den einander parallelen Oberflachen der Scheiben so eingestellt werden, daß eine Flüssigkeit, welche in die Einlaßöffnung der Düse unter einem höheren als dem atmosphärischen Druck eintritt, einer plötzlichen großen Geschwindigkeitssteigerung unterworfen wird, während sie von der Einlaßöffnung zu dem eigentlichen Düsenkanal strömt, wobei infolge dieser Beschleunigung ein Druckabfall der Flüssigkeit bis auf einen unterhalb des atmosphärischen liegenden Druck eintritt. Dieser reduzierte Druck steigt allmählich während des Weges der Flüssigkeit bis zum Umfang der Scheiben wieder an.It is already a nozzle of the type mentioned above in the form of a Pair of relatively adjustable discs known which are parallel or have substantially parallel opposed surfaces, wherein in addition, one of these disks is provided with a central inlet opening, which leads to the nozzle channel through the space between each other opposite surfaces is formed. With this known construction can the distance between the parallel surfaces of the discs be adjusted so that a liquid, which in the inlet opening of the nozzle occurs at a pressure higher than atmospheric, a sudden large one Speed increase is subjected while moving from the inlet port to the actual nozzle channel flows, with a pressure drop as a result of this acceleration the liquid enters to a pressure below atmospheric. This reduced pressure increases gradually as the liquid moves up to the circumference of the discs again.

Infolge der Tatsache, daß der Abstand zwischenden einander entgegengesetzten Oberflächen der Scheiben der vorstehend beschriebenen Düsen- -konstruktion in sämtlichen Radien gleich oder annähernd gleich ist, erweitert sich der Durchtrittsbereich des Düsenkanals im wesentlichen gleichmäßig vom Zentrum nach er Peripherie.As a result of the fact that the distance between the opposing Surfaces of the disks of the nozzle construction described above in all Radii is the same or approximately the same, the passage area of the expands The nozzle channel is essentially uniform from the center to the periphery.

Durch sorgfältige Untersuchungen wurde jedoch festgestellt, daß erhebliche Vorteile erzielt werden können, wenn der Düsenkanal zwischen den Scheiben so ausgebildet wird, daß sich bestimmte Zonen ergeben, von denen jede eine von der der anderen Zone verschiedene Wirkung besitzt.However, through careful research it has been found to be significant Advantages can be achieved if the nozzle channel is formed between the disks in this way there will be certain zones, each one of the others Zone has different effects.

Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß die einander zugekehrten Scheibenflächen, welche die Begrenzung des Düsenspaltes darstellen, diesen in eine Anzahl von zueinander kornzentrischen Zonen teilen, nämlich i. eine Einlaßzone, 2. eine Zone zur Bewirkung einer Geschwindigkeitssteigerung und gleichzeitigen Druckabnahme der Suspension bis auf unterhalb des Dampfdruckes bei der gegebenen Temperatur, in welcher das in der Trübe gelöste Gas sich in Bläschenform abscheiden kann, 3. ferner eine Zone, durch welche die Suspension mit nahezu konstanter Geschwindigkeit und konstantem Druck entsprechend dem Dampfdruck der Flüssigkeit strömt, und 4. eine äußere Zone, die eine Steigerung des Druckes der Suspension vom Dampfdruck bis zu dem atmosphärischen Druck und als Ergebnis ein Zusammendrücken der Gasbläschen auf eine sehr kleine Größenordnung bewirkt.Accordingly, the invention consists in that the facing Disc surfaces, which represent the delimitation of the nozzle gap, convert this into a Share number of grain-centric zones, namely i. an inlet zone, 2. a zone for effecting an increase in speed and a simultaneous decrease in pressure the suspension down to below the vapor pressure at the given temperature, in which the gas dissolved in the pulp can be deposited in the form of bubbles, 3. also a zone through which the suspension moves at an almost constant speed and constant pressure corresponding to the vapor pressure of the liquid, and 4. an outer zone that increases the pressure of the suspension from the vapor pressure up to atmospheric pressure and as a result a compression of the gas bubbles causes to a very small order of magnitude.

Ein wesentlicher, als Ergebnis der Erfindung erzielter Vorteil besteht darin, daß man nun nicht länger darauf beschränkt ist, den Düsenkanal als Ganzes einzustellen, um die beste Wirkung der Düse zu erzielen, sondern daß man nunmehr die einzelnen Zonen voneinander unabhängig einstellen kann, um die günstigste Wirkung jeder der getrennten Zonen herbeizuführen.There is one major advantage achieved as a result of the invention in that one is no longer limited to the nozzle duct as a whole set to get the best effect of the nozzle, but that one now the individual zones can be set independently of one another to achieve the most favorable effect bring about each of the separate zones.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß für eine gegebene Kapazität der Durchmesser der Scheiben erheblich verringert werden kann.Another advantage is that for a given capacity the diameter of the disks can be reduced considerably.

In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.In the figures, an embodiment of the invention is shown.

Fig. i ist ein Längsschnitt einer Düse nach der Erfindung und Fig. 2 ein Diagramm, welches in einem übertriebenen Maßstab hinsichtlich der axialen Richtung die Zonen des Düsenkanals veranschaulicht.Fig. I is a longitudinal section of a nozzle according to the invention and Fig. 2 is a diagram which, on an exaggerated scale, with regard to the axial Direction illustrates the zones of the nozzle channel.

Die in Abb. i dargestellte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus zwei übereinander gelagerten Scheiben, nämlich einer unteren Scheibe i und- einer oberen Scheibe ä, die so angeordnet sind, daß sich zwischen ihnen ein Zwischenraum 3 ergibt, der den Düsenkanal für die zu foltierende Flüssigkeit darstellt. Die untere Scheibe i wird durch einen hohlen Fuß 4 getragen, an dessen unterem Ende sich ein nach außen hervorragender Flansch 5 befindet, der zur Verbindung des Fußes 4 mit der Scheibe i mit einem., geeigneten, nicht dargestellten Träger dient. Das Innere des hohlen Fußes 4 bildet einen Flüssigkeitseinlaß, der an seinem unteren Ende mit einer nicht dargestellten Zuleitung für die Einführung der' Flüssigkeit mit dem darin gelösten Gas unter einem oberhalb des atmosphärischen liegenden Druckverbunden ist. An seinem oberen Ende steht der Innenraum des Fußes 4 über einen eingeschnürten Durchlaß 40 mit der Mitte des Kanals 3 in Verbindung.The device shown in Fig. I consists essentially of two superposed disks, namely a lower disk i and one upper disc, which are arranged so that there is a space between them 3 results, which represents the nozzle channel for the liquid to be tortured. The lower one Disk i is carried by a hollow foot 4, at the lower end of which is a Outwardly protruding flange 5 is located, which is used to connect the foot 4 with the disk i is used with a suitable carrier, not shown. The inner of the hollow foot 4 forms a liquid inlet, which at its lower end with a feed line, not shown, for the introduction of the 'liquid with the gas dissolved therein under a pressure above atmospheric is. At its upper end, the interior of the foot 4 is constricted Passage 40 with the center of the channel 3 in communication.

Die obere Scheibe 2 wird durch einen vertikalen Schaft oder eine Spindel 6 getragen, die sich in zentraler Anordnung durch den Fuß 4 hindurch erstreckt und an ihrem unteren Ende einstellbar mit diesem verbunden ist. In dieses Ende ist der untere Endteil 7 des Schaftes eingeschraubt, wie dies bei 7 dargestellt ist, und greift in eine Mutter S ein, die durch eine Anzahl von Armen 9 mit der Wandung des Fußes 4 verbunden ist. Um die obere Scheibe 2 zu tragen, ist an dem Schaft 6 ein Haltekörper io angebracht, der auf einer Schulter des Schaftes ruht, welche durch eine kugelsegmentförmige obere Fläche gebildet wird, die in eine entsprechende kugelsegmentförmige Aussparung, welche zentrisch in der unteren Fläche der Scheibe 2 gebildet ist, eingreift. Der Schaft erstreckt sich oberhalb der Scheibe 2 durch eine mittlere Öffnung in dieser und setzt sich weiter mit einem vorzugsweise röhrenförmigen Glied i i fort, dessen oberes Ende bis oberhalb der Flüssigkeit reicht, in welcher sich die Düse während des Gebrauches befindet. Die Verlängerung i i trägt an ihrer Spitze einen viereckigen Kopf 12, auf den ein Schlüssel aufgesetzt werden kann. Durch Drehung des Schaftes mit Hilfe dieses Schlüssels können die Scheiben i und 2 einander genähert oder voneinander entfernt werden.The upper disc 2 is supported by a vertical shaft or spindle 6 carried, which extends in a central arrangement through the foot 4 and is adjustable at its lower end connected to this. In this end is that screwed lower end part 7 of the shaft, as shown at 7, and engages in a nut S, which by a number of arms 9 with the wall of the Foot 4 is connected. In order to support the upper disk 2, a is on the shaft 6 Holding body attached io, which rests on a shoulder of the shaft, which through a spherical segment-shaped upper surface is formed, which is converted into a corresponding spherical segment-shaped Recess, which is formed centrally in the lower surface of the disc 2, engages. The shaft extends above the disc 2 through a central opening in FIG this and continues with a preferably tubular member i i, the upper end of which extends to above the liquid in which the nozzle is located located during use. The extension i i has a at its tip square head 12 on which a key can be placed. By rotation of the shaft with the help of this key the disks i and 2 can be brought closer together or separated from each other.

Die Scheiben i und 2 sind kreisförmig ausgebildet. Die obere Scheibe 2 besitzt einen größeren Durchmesser als die untere Scheibe, so daß ihr Umfang über den Umfang der unteren Scheibe vorspringt, wobei der vorspringende Teil der Scheibe 2 einen nach unten gerichteten Flansch 13 aufweist, der dazu dient, die aus dem Düsenkanal 3 austretende Flüssigkeit nach unten abzulenken.The disks i and 2 are circular. The upper disc 2 has a larger diameter than the lower disk, so that its circumference is over protruding the periphery of the lower disc, the protruding part of the disc 2 has a downwardly directed flange 13 which serves to remove the from the Nozzle channel 3 to deflect escaping liquid downwards.

Um die Scheiben in axialer Richtung in bezug aufeinander an ihrem Umfang zu führen, ist eine Anzahl von Führungszapfen vorgesehen, von denen einer bei 14 in der Abbildung dargestellt ist, wo er mit der unteren Scheibe mi,t Hilfe einer auf das verjüngte untere Ende des Zapfens aufgeschraubter Mutter verbunden gezeigt ist, so daß die Scheibe zwischen der. Mutter und einem Schulteransatz des Zapfens eingeklemmt ist, während der obere Teil des Zapfens glatt und gleitbar in einer Bohrung in der oberen Scheibe angeordnet ist. Gemäß Abb. i dient der Führungszapfen ferner dazu, einen Träger 15 für eine Rohrleitung 16 zu befestigen, mittels welcher Flotationsmittel in die Suspension eingeführt werden. Im folgenden werden im einzelnen die neuen Merkmale der Erfindung unter Bezugnahme auf Abb. 2 beschrieben.To the discs in the axial direction with respect to each other at their To guide scope, a number of guide pins are provided, one of which shown at 14 in the picture is where he mi with the lower disk, t help a nut screwed onto the tapered lower end of the pin is shown so that the disc between the. Mother and a shoulder approach of the Pin is wedged, while the upper part of the pin is smooth and slidable in a hole is arranged in the upper disc. According to Fig. I the guide pin also serves to provide a support 15 for a pipeline 16 fasten, by means of which flotation agents are introduced into the suspension. In the following, the novel features of the invention are referred to in detail described on Fig. 2.

In Abb. 2 bedeutet das Bezugszeichen D den Durchmesser des Einlasses entsprechend 4o nach Abb. i, unter der Annahme, daß durch diesen Einlaß nicht, wie nach Abb. i, ein Schaft 6 hindurchgeht. Der Durchmesser D kann als der Mindestdurchmesser der Einlaßzone der Vorrichtung angesehen werden, während mit E der maximale Durchmesser derselben bezeichnet ist. Mit anderen Worten umfaßt die Einlaßzone den Teil der Vorrichtung, dessen radiale Erstreckung durch die Ziffer I (Abb. 2) angedeutet ist. Innerhalb dieser Zone bildet die Wandung des Einlaßkanals einer gleichmäßigen Übergang von dem Durchmesser D zu dem Durchmesser E und bewirkt hierdurch eine völlige Umsetzung der axialen Strömungsrichtung der Flüssigkeit in die radiale.In Fig. 2, D denotes the diameter of the inlet corresponding to 4o according to Fig. i, assuming that this inlet does not, as according to Fig. i, a shaft 6 passes through it. The diameter D can be used as the minimum diameter the inlet zone of the device, while E is the maximum diameter the same is designated. In other words, the inlet zone comprises the part of the Device, the radial extent of which is indicated by the number I (Fig. 2). Within this zone, the wall of the inlet channel forms a smooth transition from the diameter D to the diameter E and thereby causes a complete conversion the axial flow direction of the liquid in the radial.

Ein besonders zweckmäßiges Verhältnis zwischen den Durchmessern C und E unter der betreffenden Bedingung, nämlich der, daß kein durch die Düse hindurchgehender Schaft vorhanden ist, ist i : 2. Eine wichtige Regel für die Dimensionierung und Gestaltung des Einlaßteiles I ist die, daß die Flüssigkeit durch diese Zone im wesentlichen ohne Druck- oder Geschwindigkeitsänderung hindurchströmen kann. Bei der Bestimmung der Abmessungen der Zone I ist es ratsam, zunächst einen gewissen Druck oberhalb des atmosphärischen der durch den Einlaßteil hindurchströmenden Flüssigkeit in Betracht zu ziehen, um den Druckverlust auszugleichen, dem die Flüssigkeit während ihres Durchtrittes durch den Düsenkanal ausgesetzt ist.A particularly useful ratio between the diameters C and E under the condition in question, namely that there is no passing through the nozzle Shank is present is i: 2. An important rule for sizing and The design of the inlet part I is such that the liquid essentially flows through this zone can flow through it without changing pressure or speed. In determining the dimensions of zone I it is advisable to first put a certain pressure above the atmospheric of the liquid flowing through the inlet part into account to compensate for the loss of pressure caused by the fluid during its Passage through the nozzle channel is exposed.

Anschließend an die Einlaßzone I liegt die Zone 1I zwischen den Durchmessern E und F, deren Abmessungen so gewählt sind, daß hier eine Beschleunigung der Geschwindigkeit der Flüssigkeit bis auf einen solchen Wert erzielt wird, daß der statische Druck der Flüssigkeit, die in die Zone II eintritt, bis auf nahe dem Dampfdruck der Flüssigkeit absinkt, wenn die Flüssigkeit die Zone II verläßt und in die Zone III eintritt. Die Zone III, welche sich zwischen den Durchmessern S und G erstreckt, wird so bemessen und ausgeführt, daß der Dampfdruck innerhalb der gesamten Zone im wesentlichen aufrechterhalten wird, d. h. bis die Flüssigkeit den Durchmesser G erreicht.Subsequent to inlet zone I, zone 1I lies between the diameters E and F, the dimensions of which are chosen so that here an acceleration of the speed of the liquid is achieved up to such a value that the static pressure of the liquid entering Zone II to near the vapor pressure of the liquid decreases as the liquid leaves Zone II and enters Zone III. Zone III, which extends between diameters S and G, is dimensioned in this way and arranged to maintain the vapor pressure within the entire zone substantially will, d. H. until the liquid reaches diameter G.

Es ist hiernach ersichtlich, daß während des Durchtrittes der Flüssigkeit durch die Zone III nicht nur ihr Druck, sondern auch ihre Geschwindigkeit annähernd konstant gehalten wird und eine etwaige scheinbare Vergrößerung des Volumens auf Gasblasen und etwa entstandenen Dampf zurückzuführen ist.It can be seen hereafter that during the passage of the liquid through Zone III not only approximate its pressure, but also its speed is kept constant and any apparent increase in volume Gas bubbles and any steam formed is due.

Die darauf folgende Zone IV ist die letzte Zone des Kanals, welche sich zwischen den Durchmessern G und H erstreckt. In diesem Falle ist ein gleicher Durchmesser der Scheiben angenommen. Die Zone IV ist so ausgeführt, daß der Druck der Flüssigkeit von dem Dampfdruck innerhalb des Durchmessers G bis auf den atmosphärischen Druck innerhalb des Durchmessers H ansteigt, wobei demzufolge eine Zusammenpressung der Gasblasen auf eine sehr kleine Größenanordnung erfolgen kann. Um diesen Druckanstieg innerhalb eines Mindestabstandes zwischen den Durchmessern G und H zu erzielen, d. h. mit einer Mindestradialerstreckung der Zone IV, erhöht sich der Durchschnittsquerschnitt der Zone IV nach dem Umfang der Scheiben zu nicht nur als Folge des allmählich ansteigenden Durchmessers, sondern auch dadurch, daß vorzugsweise die Oberflächen dieser Scheiben innerhalb dieser Zone konisch divergieren.The next zone IV is the last zone of the canal, which extends between the diameters G and H. In this case it is the same Diameter of the disks assumed. Zone IV is designed so that the pressure of the liquid from the vapor pressure within the diameter G to the atmospheric Pressure increases within the diameter H, with consequent compression the gas bubbles can be made to a very small size array. To this pressure increase to achieve within a minimum distance between the diameters G and H, d. H. with a minimum radial extension of zone IV, the average cross-section increases Zone IV according to the circumference of the disks to not only as a result of the gradually increasing Diameter, but also in that preferably the surfaces of these disks diverge conically within this zone.

Die Arbeitsweise der neuen Vorrichtung geht aus der vorstehenden Beschreibung im einzelnen hervor und bedarf daher keiner nochmaligen besonderen Erläuterung.The operation of the new device is based on the description above in detail and therefore does not require any further special explanation.

Es sind zahlreiche Abänderungen des dargestellten Ausführungsbeispiels möglich, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.There are numerous modifications to the illustrated embodiment possible without deviating from the basic idea of the invention.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Flotation apparatus for pulps with gas dissolved under pressure, which flow through a nozzle which is formed by two disks arranged at an adjustable distance from one another, one of which is provided with an inlet for the pulp in the central cavity formed by the two disks, which is provided in the annular nozzle gap corresponding to the disk spacing passes over, characterized in that the facing disk surfaces, which represent the delimitation of the nozzle gap, divide it into a number of mutually concentric zones, namely i. an inlet zone, 2. a zone to bring about a speed increase and simultaneous pressure decrease of the suspension down to below the vapor pressure at the given temperature, in which the gas dissolved in the pulp can separate in the form of bubbles, 3. a zone through which the Suspension flows at almost constant speed and pressure according to the vapor pressure of the liquid, and 4. an outer zone which causes the pressure of the suspension to increase from vapor pressure to atmospheric pressure and, as a result, compression of the gas bubbles to a very small order of magnitude.

2. Device according to Claim i, characterized in that the inlet zone extends in the axial direction the discs extends, with a gradually increasing cross-section, so that the wall of the inlet zone is curved into the nozzle gap between the disks and so the axial flow direction of the suspension gradually changes into a radial, practically while maintaining the pressure and the speed of the flowing Medium, can change.

3. Device according to claims i and a, characterized; that the outer zone by outwardly diverging surfaces the discs is limited.

4. Device according to claims i to 3, in which the disks are arranged one above the other, characterized in that the upper disk has a downwardly bent peripheral flange that extends the circumference surrounds the lower disc at a distance therefrom and through which the between Liquid discharged from the discs is deflected downwards.

5. Device according to claims i to 4, in which the disks are arranged one above the other and the inlet opening is in the lower disk, characterized in that that the inlet opening at the same time forms a hollow support for the lower disc.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the hollow carrier with a support element for the upper disc is provided.

7. Device according to claims 5 and 6, characterized in that the support element for the upper disc consists of a centrally through the hollow support extending spindle, which is a spherical segment-shaped Carrying support element, which is in a correspondingly designed recess in the lower Surface of the upper disc engages. B.

Device according to claims 5 to 7, characterized in that the spindle is threaded at its lower end and its threaded part is firmly connected to the hollow support of the lower disk Nut engages so as to axially adjust the washers with respect to one another by turning the spindle.

9. Apparatus according to claim 8, characterized characterized in that the discs with lying in the vicinity of their circumference axial Guide devices are equipped.