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Vorrichtung zum Eindicken von Schlammtrüben oder zum Aufbereiten von
Mineralien, insbesondere von Steinkohle in Schwerflüssigkeit Die Erfindung betrifft
Verbesserungen der Vorrichtung zum Eindicken und Klären von Schlammtrüben aus der
Kohle- und Erzaufbereitung und zum Reinigen von Schwerflüssigkeitstrüben, insbesondere
bei der Schwerflüssigkeitsaufbereitung von Kohle und 'Erzen, nach Patent
854033, bestehend aus einer Schleuderkammer, die in einer geschlossenen,
mit Flüssigkeit gefüllten Fangkammer mit gedrosseltem Abfluß umläuft, eine Eintrittsöffnung
für die Schlammtrübe bzw. das Aufbereitungsgut und Austrittsöffnungen für die getrennten
Produkte (Feststoff und Klartrübe Lzw. leichte und schwere Bestandteile des Aufbereitungsgutes)
aufweist, von denen nur die Austrittsöffnungen für den Feststoff bzw. die schweren
Bestandteile mit der Fangkammer in Verbindung stehen.
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Gemäß der Erfindung steht die Schleuderkammer am Umfang in ungedrosselter
Verbindung mit der Fangkammer, wobei sich ihr Raum in radialer Richtung nach dem
Umfang hin beliebig stark erweitern kann. Der von den Seitenwänden begrenzte Flüssigkeitsinhalt
des Schleuderraumes bildet dabei ein praktisch strömungsfreies, scheibenförmiges
Flüssigkeitsdrebfeld, das im Bereich der Drehachse und in deren Richtung von der
Schlamm- bzw.Aufbereitungstrübe durchströmt wird. Während des Durchströmens nimmt
der Trübestrom die Drehbewegung des Drehfeldes an, wobei seine Feststoffe durch
Zentrifugalkräfte radial nach außen in das
strömungsfreie Drehfeld
geschleudert werden. Die Bewegung der Feststoffe durch das Drehfeld nach außen erfolgt
stark beschleunigt, weil die Feststoffe auf ihrem Weg nach außen in Zonen immer
größer werdender Fliehkräfte getrieben werden. Da auf diesem Weg erfindungsgemäß
keine Querschnittsverringerung, sondern eine beliebig starke Erweiterung vorgesehen
ist, werden die Feststoffteilchen in dem Flüssigkeitsdrehfeld gleichzeitig und zunehmend
aufgelockert, so daß sie ohne gegenseitige Behinderung, frei den auf sie wirkenden
Zentrifugalkräften folgend in die Fangkammer austreten. Das bei den bekannten Düsenschleudern
unvermeidbare Stauen der ausgeschleuderten Feststoffe- vor den Düsen im Schleuderraum
und die Gefahr des Rückstauens der Feststoffe bis in den Bereich des zentralen Trübeströmes
ist vollkommen vermieden und damit auch die Gefahr, daß rückgestaute Feststoffe
mit der Klartrübe wieder abgeführt werden. Die in die Fangkammer zentrifugierten
Feststoffe reichern sich dort je nach Einstellung der Abflußdrossel des Fangraumes
beliebig stark an. Sie können selbst bei sehr hoher Konzentration nicht in den Schleuderraum
zurückwandern, da das dort herrschende starke Drehfeld sie daran hindert. Die neue
Vorrichtung trennt somit iim Gegensatz zu den bekannten Düsenschleudern den Vorgang
des Ausscheidens der Feststoffe räumlich vom Eindickvorgang durch Zwischenschalten
eines starken Drehfeldes und ermöglicht dadurch eine bisher unerreichte Klärung
und Eindickung.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in der Schleuderkammer
mindestens eine Umlenkscheibe vorgesehen, die den Strom aus- Schlammtrübe oder Aufbereitungsgut
und Schwerflüssigkeit zunächst radial nach außen in einen Bereich höherer Zentrifugalwirkung
führt und-erst dort zum Abfluß hin umlenkt. Bei Anordnung mehrerer Umlenkscheiben,
die eine größere Höhe der Schleuderkammer voraussetzt, reichen die Umlenkscheiben
bis zum Umfang der Schleuderkammer und weisen Durchbrechungen für den Durchtritt
des Träibestromes auf. Dabei werden dieDurchbrechungen im Bereich des Drehfeldes
in Strömungsrichtung der Trübe von, Umlenkscheibe zu Umlenkscheibe weiter nach außen
in Bereiche höherer Zentrifugalkräfte verlegt. Durch diese Anordnung wind erreicht,
daß zunächst an der ersten Umlenkstel.le nur die! groben Feststoffteilchen und dann
erst im. Bereich höherer Zentrifugalkräfte die feineren aus dem Trvbestrom in das
Drehfeld übertreten. Es wird somit vermieden, daß das Drehfeld einseitig schon im
Bereich der ersten Umlenkstelle durch Ausscheiden des größten Teiles der Feststoffe
überlastet wird, vielmehr wird eine gleichmäßige Beschickung des Drehfeldes mit
ausgeschiedenen Feststoffen verwirklicht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
im Schnitt dargestellt. Die Schleuderkammer i ist mit ihrer hohlen Drehachse 2 bei
3 und 4 gelagert und wird mittels der Riemenscbeibe 5 angetrieben. Sie läuft in
der geschlossenen Fangkammer 9 um, die ein Abflußdrosselventil i i aufweist.
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Die Schleuderkammer wird durch zwei Seitenscheiben 15, 16 gebildet,
die mit Abstand voneinander auf der Hohlwelle 2 sitzen. Zwischen den Seitenscheiben
sind Umlenkscheiben 17, 18, 19 vorgesehen. Sämtliche Scheiben sind nur im Bereich
der Drehachse durch Rippen 20 miteinander verbunden, so daß zwischen den Scheiben
ununterbrochene Ringräume 21, 22, 23, 24 gebildet werden, die nur am äußeren Umfang
mit der Fangkammer in ungedrossalter Verbindung stehen. Die Scheiben können, wie
in der Zeichnung dargestellt, eben sein; sie können aber auch kegelförmig sein und
gegebenenfalls gegenseitig nach dem Umfang hin konvergieren oder divergieren. Von
den Ringräumen steht der untere, 24, mit einem zentral durch die Hohlwelle 2 geführten
Zufuhrrahr 6 für die Trübe in Verbindung, während der obere, 21, und gegebenenfalls
auch die übrigen, 22, 23, in die Bohrung der Hohlwelle 2 münden. Die Umlenkscheiben
weisen Durchtrittsöffnungen 25, 26, 27 für den Trübestrom auf, die vorzugsweise
in Strömungsrichtung der Trübe von Umlenkschei:be zu Umlenkscheibe auf einem größeren
Durchmesser liegen. Während des Betriebes ist die Fangkammer 9 und die aus den Ringräumen
2i bis 24 gebildete Schleuderkammer mit Flüssigkeit (Wasser oder Schwerflüssigkeit)
gefüllt. Die umlaufende Schleuderkammer zwingt der in ihren Ringräumen enthaltenen
Flüssigkeit ihre Drehbewegung auf. Bei geschlossenem Drosselventil i i kann die
Flüssigkeit aus den Ringräumen der Schleuderkammer nicht austreten und bildet dort
ein statisches (strömungsfreies) Flüssigkeitsdrehfeld, das in der Fangkammer 9 einen
seiner Massenwirkung entsprechenden Staudruck erzeugt. Durch dieses Flüssigkeitsdrehfeld
wird der Trübestro@m quer hindurchgeführt. Er tritt in den untersten Ringraum 24
ein, strömt in Pfeilrichtung quer durch die Öffnungen der Umlenkscheiben und die
Ringräume und gelangt schließlich durch den oberen Ringraum 21 und gegebenenfalls
die Rin@gräurne 22, 23 in die Bohrung der Hohlwelle 2 und von dort in die Spritzkammer
7. Beim Eintritt der Tdibe in den Ringraum 24 nimmt sie die Drehbewegung der Schleuderkammer
an und strömt mit stark, abnehmender Geschwindigkeit radial nach außen bis zu den
Durchtrittsöffnungen 25 in der Umlenkscheibe i9, die den kleinsten Abstand von .'der
Drehachse aufweisen. Auf diesem Weg werden die gröbsten und spezifisch schwersten
Feststoffteilche-n durch die Zentrifugalkräfte so stark beschleunigt, daß sie dem
nach den Öffnungen 25 hin abgelenkten Trübestrom nicht mehr folgen können. Sie werden
an der Umlenkstelle 25 radial nach außen in den Teil a3 des statischen Drehfeldes
hineingeschleudert, ivo sie ihre radiale Bewegung mit zunehmender Geschwindigkeit
nach außen fortsetzen. Da sich das Drehfeld nach außen hin erweitert, werden die
gegenseitigen Abstände der ausgeschleudertenTeilchen größer, so daß sie ohne gegenseitige
Behinderung ihren Weg fortsetzen können und schließlich
in die Fangkammer
9 austreten, in der sie sich anreichern. Inzwischen strömt der Trübestrom in dem
zweiten Ringraum weiter nach außen bis zu den Üffnungen 26, die in einem Bereich
wesentlich höherer Zentrifugalkräfte liegen als die Offnun,-en 25. Auf diesem Weg
werden kleinere und spezifisch leichtere Teilchen so stark beschleunigt, daß sie
an der Umlenhstelle 26 in den Teil a. des Drehfeldes geschleudert werden und dort
wie die groben ihren Weg bis zur Fangkammer 9 fortsetzen. An der am weitesten außenliegenden
Umlenkstelle 27 werden schließlich die feinsten und leichtesten Feststoffe durch
den Teil a1 des Drehfeldes in die Fangkammer geschleudert, während die Klartrübe
bzw. die mit den leichten Bestandteilen des Aufgabegutes beladene Schwerflüssigkeit
im Ringraum 21 radial nach innen zur Hohlwelle 2 zurückströmt, um schließlich in
die Spritzkammer 7 auszutreten. Auf diese Weise wird das Ausschleudern der Feststoffe
über die gesamte Höhe des Schleuderraumes gleichmäßig verteilt, so. daß örtliche
Überlastungen des Drehfeldes und damit die Gefahr des Rückstaues der Feststoffe
bis in den Trübestrom vermieden werden.
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Die in die Fangkammer 9 ausgetretenen Feststoffe reichern sich dort
heliebig stark an. Ihre Eindickung wird durch den Abflußquerschnitt des Drosselventils
i i bestimmt. Sie ist um so größer, je kleiner der Abflußquerschnitt ist.
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Die neue Vorrichtung trennt somit den Vorgang des Abscheidens der
Feststoffe vom Eindickvorgang durch Zwischenschalten des statischen Drehfeldes a1
bis a3, durch das einmal in die Fangkammer 9 ausgetretene Feststoffe nicht wieder
in die Schleuderkammer i und damit in den Trübestrom zurückgelangen können.
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Das laufende Abziehen des eingedickten Feststoffes durch das Drosselventil
i i hat selbstverständlich eine radiale Strömung im Drehfeld a1 bis a:3 der Schleuderkammer
zur Folge. Da jedoch der Drosselquerschnitt i i im Verhältnis zur Austrittsöffnung
am Umfang des Schleuderraumes sehr klein ist (praktisch kleiner als 1/500), so ist
das Drehfeld a.1 bis a.3 praktisch ein statisches Feld, in welchem ausschließlich
Zentrifugalkräfte wirksam sind, die durch Wahl der Drehzahl der Schleuderkammer
und des Halbmessers der Umlenkstellen25, 26, 27 exakt beherrscht werden.
Die neue Vorrichtung ermöglicht deshalb auch schwierige Trennvorgänge, z. B. das
Abscheiden von Verunreinigungen aus Suspensionen, bei denen aus dem Trübestro:m
je nach ihrer Wichte nur die Verunreinigungen oder nur der suspendierte Feststoff
ausgeschieden werden soll. Diese Aufgabe liegt beim Regenerieren von Schwerstoffsuspensionen
vor, die in der Schwerflüssigkeitsaufbereitung oder beim Tiefbohren angewandt werden.
Diese Suspensionen aus Magnetit, Pyrit, Feldspat, Hammerschlag u. dgl. werden laufend
durch Bergeschlamm, Kohleabrieb und feinstkörnige, Letten verunreinigt, die ihre
Wichte und Viskosität verändern. Beim Regenerieren müssen diese Verunreinigungen
in großem Umfang wieder ausgeschieden werden, eine Aufgabe, die nur durch vollkommene
Beherrschung der scheidenden Kräfte (beim Erfindungsgegenstand der Zentrifugalkräfte)
zu lösen ist.
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. Der axiale Abstand der Umlenkscheiben muß so bemessen werden, daß
die zwischen ihnen eingeschlossene Flüssigkeitsscheibe an ihrer Drehbewegung vollkommen
teilnimmt. Bei zu großem Abstand besteht die Gefahr, daß in der Flüssigkeitsscheibe
eine Umlaufströmung zustande- kommt, die an den Umlenkscheiben nach außen und in
der Mitte der Flüssigkeitsscheibe nach innen gerichtet ist. Bei großen Schleuderkamnmern
wird man deshalb an Stelle einer Umlenkscheibe mehrere, 17, 18, i9, mit kleineren
gegenseitigen Abständen nebeneinander anordnen, die gleichartige Durchtrittsöffnungen
aufweisen. Bei großen gegenseitigen Abständen der Umlenkscheiben 17, 18, 19 können
auch die Zwischenräume 21 bis 24. durchsetzende radiale Rippen vorgesehen
werden. Diese Rippen zwingen den Flüssigkeitsinhalt der Schleuderkammer zwar, an
deren Drehung teilzunehmen, jedoch muß besonders bei feinen Feststoffen damit gerechnet
werden, daß sich dieselben an ihnen ablagern und aufbauen, weil in dem Drehfeld
a1 bis a.3 keine Strömung herrscht.
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Die Erfindung isst nicht auf die dargestellte senkrechte Anordnung
der Antriebswelle 2 be,-schränkt. Es ist ohne weiteres auch die waagerechte Anordnung
der Schleuderkammer mit beidseitiger Lagerung durchführbar. DieAnordnung kann dabei
so getroffen werden, daß die Schlammtrübe durch einen hohlen Achsschenkel zugeführt
wird, während die Klartrübe durch den anderen hohlen Achsschenkel abfließt.