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Trommelsinkscheider Die Erfindung betrifft einen Trommelsinkscheider
mit einer im unteren Teil des Sinkscheiders angeordneten Schwertrübe-Einlaßvorrichtung.
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Es ist bekannt, bei derartigen Trommelsinkscheidern die Schwertrübe
von unten her über einen Trichter, der sich bis zu den Außenwandungen des Trommelsinkscheiders
erweitert, in den Sinkscheider eintreten zu lassen. Der Trommelmantel muß, damit
die Trübe eintreten kann, als Sieb ausgebildet sein. Eine gleichmäßige Verteilung
der Trübe ist hierbei nicht gewährleistet, weil das Sieb durch die Schwerstoffe
stellenweise verstopft wird. Es sind darüber hinaus Sinkscheider ohne Trommel bekannt,
denen die Schwertrübe durch sich über die Breite des Setzbehälters erstreckende
geschlitzte Rohre zugeführt wird. Die Zuführung geschieht im oberen Teil des Setzbehälters.
Die Rohre mit den Schlitzen sind drehbar, so daß die Schwertrübe aus ihnen auch
nach unten austreten kann.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Einlaßvorrichtu.ng aus, einem
sich über die Länge der Trommel erstreckenden, einen zur Erzielung eines gleichförinigen
Schwerflüssigkeitsausflusses
an allen Punkten von der Einlaß- zur Auslaßseite hin kleiner werdenden Querschnitt
aufweisenden Verteilerrohr besteht, das auf seiner Unterseite mit einem Auslaßschlitz
versehen und unmittelbar oberhalb der unteren Bahn des Schaufelkranzes angeordnet
ist.
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Wesentlich bei Sinkscheidern ist es, daß die Aufwärtsgeschwindigkeit
der Schwerflüssigkeit nur so groß ist, daß sie gerade genügt, um den Beschwerungsstoff
in hydraulischer Suspension zu halten, d. h. ein Sedimentieren zu verhüten und eine
gleichförmige Badwichte in allen Höhenschichten des Bades zu erzielen. Ferner muß
ein Sedimentieren des Beschwerungsstoffes in den Zuleitungen vermieden werden, so
daß an allen Austrittspunkten der Trübe aus dem Zuleitungsrohr in das Bad die Trübe
eine gleichmäßige Zusammensetzung und daher auch eine gleichmäßige Wichte aufweist.
Bei .der Erfindung wird dies durch die konische Gestalt des Verteilerrohres erreicht.
Die gleichförmige Fließgeschwindigkeit der Schwerflüssigkeit ist gesichert. Dadurch,
daß das Zuführungsrohr unmittelbar oberhalb des Schaufelkranzes angeordnet ist,
wird den aufgewühlten Schwimmgutteilen, die vom Sinkgut festgehalten wurden, eine
Aufwärtsbewegung zur Badoberfläche vermittelt.
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Da es auf eine gleichmäßige Zufuhr der Schwertrübe wesentlich ankommt,
sind Steuerorgane an einem Einlaßende des Verteilerrohres und auch am Auslaßende
vorgesehen, die eine genaue Dosierung der Schwertrübe ermöglichen., Es muß darauf
geachtet werden, daß der abwärts gerichtete Strom der Schwertrübe nicht zu tief
in den Bereich des Rotors eindringt, um nicht kleine, weniger dichte Sinkstoffe
zu bewegen und aufzurühren. Eine geringe 'Bewegung ist jedoch notwendig. Es müssen
daher Mittel vorgesehen sein, um Schwimmaterial, das am Boden des Kessels von ,den
Sinkstoffen festgehalten wird, frei zu machen. Zu diesem Zweck sind bogenförmig
gekrümmte Rotorschaufeln vorgesehen. Diese sind stromlinienförmig ähnlich den Schaufeln
eines Dampfturbinenrotors. Wenn der Rotor sich in der Schwereflüssigkeit dreht,
werden alle schwebenden Stoffe vera:nlaßt, sich in Richtung -nach innen zu und hinweg
von der hydraulischen Schaufelwirkung des Rotors zu bewegen. Zur besseren Erklärung
stelle man sich die Schaufeln radial angeordnet vor. Wenn dies so wäre, würde der
Rotor die Flüssigkeit am Boden in Richtung der Rotorbewegung vorwärts bewegen. Es
würde keine andere Neigung als der senkrechte Auftrieb für die Schwimmstoffe vorhanden
sein, die Flüssigkeit zu verlassen, die durch den Rotor vorwärts getrieben wird.
Bei einer stromlinienförmigen Schaufel wird die Einwärtsbewegung der Schwimmstoffe
unterstützt. Beim Unterbrechen des Betriebes der Anlage fahren der Rotor und die
Kreislauf: pumpe für die Schwereflüssigkeit fort, einige Minuten zu laufen, nachdem
die Zufuhr des Rohmaterials zum Behälter gesperrt ist.
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Nachdem einige Minuten verstrichen sind, die genügen, um fast alle
Sink- und Schwimmstoffe zu entfernen, wird das Ablaufrohr im Boden des Kessels geöffnet,
so daß der Kesselraum leerläuft. Während dieses Entleerungsvorganges hätten Stoffe
entgegen der Schwerkraft in den Verteiler einzudringen, was sie natürlich nicht
tun. Wenn die Anlage wieder in Gang gesetzt wird und der Behälter wieder mit Schwereflüssigkeit
gefüllt ist, besteht keine Gefahr, daß der Einlaßverteiler, der eine geschlitzte
Auslaßöffnung aufweist, verstopft wird. Es würde eine ungewöhnlich große Menge von
großkörnigen Stoffen dazugehören, um sein einwandfreies Arbeiten zu behindern.
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Von großer Bedeutung ist der Rotorkanal auf der Seite des Ausstoßes
der Sinkstoffe. Hier drehen sich die Rotorschaufeln in Aufwärtsrichtung. Die Schaufeln
sind vornehmlich im äußeren Teil mit Löchern versehen. Die gekrümmte Form der Schaufeln
ermöglicht, daß der äußere Abschnitt über den Flüssigkeitsspiegel im Rotorkanal
auftaucht und die Schwereflüssigkeit durch die Löcher ungehindert abfließen kann,
da die Neigung der Schaufeln groß genug ist, um den Sinkstoff hinuntergleiten zu
lassen, so daß er den innersten Teil der Schaufeloberfläche bedeckt. Abgesehen davon
entwickelt sich ein leichter Pumpdruck in diesem Teil des Kanals, und der Flüssigkeitsspiegel
ist einige Zentimeter höher als der Spiegel des Bades in dem Hauptteil des Behälters.
Hieraus ergibt sich ein hydraulischer Strom, der in der Zone unmittelbar unter dem
unteren Ende der inneren Führungswand des Rotorkanals frei wird. Wenn die nächste:
Schaufel sich dem Punkt nähert, wo sie den Auslaß der Flüssigkeit aus dem Schaufelkanal
sperrt, steigt die Geschwindigkeit des nach innen fließenden Stromes an, und es
werden auf diese Weise Schwimmstoffe, die nur wenig Auftrieb haben, nach innen geleitet
in denjenigen Teil des Bades, wo sie genügend Zeit haben, nach oben zu steigen und
sich mit den übrigen Schwimmprodukten zu vereinigen. Ohne diese Maßnahme würden
solche Schwimmstoffe mit geringem Auftrieb mit den Sinkstoffen abgeführt werden.
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Vorteilhaft ist außerdem die Möglichkeit, auch große Rohstoffmengen
zu verarbeiten. Man muß lediglich die Länge des Behälters vergrößern, während sein
Durchmesser derselbe bleibt. So ist beispielsweise ein Behälter von 3 m Länge für
gewöhnlich groß genug, um ioo t Kohle mit 6 - 1/2 mm Korngröße in der Stunde zu
verarbeiten. Es besteht dann keinerlei Schwierigkeit, die Länge des Rotors auf 6
m zu vergrößern und die Rohstoffmenge auf aoo t/Std. zu erhöhen. Hierfür würde nur
ein Kessel statt zwei getrennter Kessel notwendig sein. Dies wird dadurch ermöglicht,
daß man die am Boden eingelassene Schwereflüssigkeit genauestens steuert.
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Vorstehend wurde Bezug genommen auf .die Sinkgeschwindigkeit der Sinkstoffe
und der Schwerestoffe. Nichts wurde gesagt über die Auftriebsgeschwindigkeit der
Schwimmstoffe, .die im vorliegenden Fall eine große Rolle spielt, da der gesamte
eingeführte Rohstoff zwangsweise in den unteren Teil des Bades untergetaucht wird,
von wo der Auftrieb der Schwimmstoffe sie aufwärts treibt, so daß sie von den Sinkstoffen
getrennt werden, die im unteren Bereich des Kessels bleiben.
In
der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigt
Fig. i eine Seitenansicht des Trennschei.ders, Fig. 2 eine Stirnansicht zu Fig.
1, Fig. 3 einen Schnitt 3-3 gemäß Fig. 2, Fig. d. einen Schnitt d-.4 gemäß Fig.
3, Fig. 5 einen Schnitt durch eine Schaufel, Fig.6 eine vergrößerte Darstellung
der rechten oberen Ecke der Fig. 3, Fig. ,~# eine Draufsicht auf das Auslaßventil
des Kessels.
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Der zylindrische, oben offene Behälter i steht auf Beinen 2, die am
Flüssigkeitsauslaßende 3 und am Flüssigkeitseinlaßende 4 am .Behälter i angebracht
sind. Innerhalb des Behälters sitzt der Rotor 5. Der Rotor 5 besteht aus zwei oder
mehr Ringen 6, 7, 8, die durch Bolzen 9 mit Muttern io miteinander verbunden sind.
Die Bolzen 9 erstrecken sich an jedem Ende des Behälters durch einen Rotorlaufring
i i nach außen. Innerhalb des Behälters ist ein fester Laufring 12 angebracht. Rollen
13 sind zwischen den beiden Laufringen angeordnet und werden in ihrer Lage durch
Käfigringe i.1 gehalten. Zwischen der Rotorantriebsachse 15 und dem Rotor ist ein
geeigneter, nicht dargestellter Zahntrieb vorgesehen. Die Antriebswelle 15 wird
über die Kettenräder 16, 18 und die Kette 17 vom Motor i9 so angetrieben, daß der
Rotor im Uhrzeigersinne dreht, wie mit Pfeilen in Fig. 2 und 4 dargestellt ist.
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Zwischen den Ringen 6, 7, 8 sind eine Anzahl Rahmen 2o gehalten. Diese
Rahmen enden an ihren Längsrändern in Schuhen 21, 22, die sich an die Innenwände
des Behälters i anpassen. Die Rahmen sind durch Bolzen 23 zusammengehalten, und
jeder Rahmen trägt ein eingesetztes gebogenes Schaufelblatt 24.
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Die Schaufelblätter haben Öffnungen 25, wobei gegen das äußere Ende
der Blätter mehr Öffnungen vorhanden sind. Die Oberflächen der Schuhe 21 und 22
liegen in einer Fläche mit den Schaufelblättern 24, so daßeine gekrümmte, pflugscharähnliche
Schaufel entsteht. Diese Schaufeln erstrecken sich auf einer Kurve nach außen und
vorn (Fig.4).
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26 zeigt eine Rohstoffzuführungstülle, welche auf der Einlaßöffnung
des Behälters angebracht ist und sich Tiber die volle Länge des Rotors erstreckt.
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Innerhalb des Behälters an seinen Enden 3 und ,I sitzt eine zylindrisch
gekrümmte innere Führungswand 27, die sich von oberhalb der Zuführungstülle 26 bis
weit unter den Flüssigkeitsspiegel des Behälters erstreckt, so daß der dem Behälter
durch die Tülle 26 zugeführte Rohstoff in die Zwischenräume zwischen aufeinan.derfolgende
Schaufeln gelangt und in den Ringraum zwischen der Behälterwandung und der Führungswand
27 unter die Oberfläche der Flüssigkeit getragen wird. Um eine Beschädigung derKohle
zu vermeiden, wenn die aufeinanderfolgenden Schaufeln an der Tülle vorbeistreichen,
ist der untere Teil der Tülle als Klappe 28 ausgebildet, welche bei 29 angelenkt
und mit einem Gegengewicht 30 versehen ist. Die Klappe gibt nach, falls ein
Stück Kohle oder Erz zwischen Schaufeln und Ansatz festklemmt, und .das Stück kann
in die Schaufelzwischenräume fallen.
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31 ist eine gekrümmte innere Sinkstoff-Austral-Führungswand mit denisellxn
Führungsradius wie die Führungswand 27 und hat gleichen Abstand von der Innenwand
des Behälters. Sie erstreckt sich von unterhalb .des Flüssigkeitsspiegels im Behälter
bis zu einer Sinkstoffauslaßrinne 32 über dem Flüssigkeitsspiegel.
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In den Behälter durch die Tülle 26 einlaufendes Rohmaterial wird zwangsweise
in unterteilten Mengen bis zu einem Punkt unterhalb der Oberfläche der Schwereflüssigkeit
geilracht, wo die Schwimmstoffe, die von geringerer Dichte als die Schwereflüssigkeit
sind, entweichen können, uni an die Oberfläche zu steigen. Der Sinkstoff von größerer
Dichte wird durch die Schaufeln ergriffen, über den Spiegel der Schwerefliissigkeit
längs der Führungswand 31 getragen und in die Auslaßriniie 32 geschüttet. Über ein
durch die Rinnen 32 unterteiltes Wehr 33 fließen Schwereflüssigkeit und die Schwimmstoffe
ab.
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Die Schwere- oder Trennflüssigkeit wird dein Behälter durch das Rohr
34 durch geeignete Pumpen zugeleitet. Im allgemeinen wird die den Behälter mit den
Endprodukten verlassende Schwereflüssigkeit wieder in den Behälter durch das Rohr
34 zurückgeführt. Das Rohr 34 hat Abzweige 35, 36, die durch Ventile 37, 38 gesteuert
werden, um kontrollierte Mengen von Schwereflüssigkeit den der Zuführung von Schwereflüssigkeit
dienenden Tüllen 39, :Io am Flüssigkeitszuführungsende des Behälters zuzuführen,
um einen Strom von Schwereflüssigkeit über die Oberfläche der Flüssigkeit zum Auslaßwehr
zu erzeugen.
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Das Rohr 34 hat eine Verlängerung .41 zwischen den Abzweigen 35 und
36, welche, durch ein Ventil 42 regelbar, Schwereflüssigkeit durch das Rohrd.5 in
den Verteilerkästen 46 leitet am oberen Ende der Sinkstoffauslaßrinne 32. Der Kasten
46 hat einen Deckel 47, um .den Strom der Schwereflüssigkeit in einem flachen Strahl
Tiber den Boden der Rinne 32 zu führen, so daß alle Sinkstoffe, die sich in der
Rinne abgelagert haben, aus dem Behälter ausgetragen werden, Im rechten Winkel ist
an das Rohr 34 ein Rohr 48 angeschlossen, welches durch das Ventil 49 geregelt wird
und in den Einlaßverteiler 5o mündet. Dieser Verteiler wird im Querschnitt vom Einlaß
zum vom Ventil 52 gesteuerten Auslaß 51 hin kleiner. Der Verteiler ist oben und
an den Seiten geschlossen und hat eine Auslaßöffnung 53, die sich über die ganze
Länge des Behälters erstreckt. Der konische Querschnitt des Verteilers gewährleistet,
daß, unabhängig vorn Druck der Schwereflüssigkeit im Verteiler und unabhängig vom
Volumen .der austretenden Schwereflüssigkeit, die Auslaßmenge an jedem Punkt von
einem Ende bis zum andern des Verteilers dieselbe ist.
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Ein Ventilgehäuse 54 an der Unterseite des Behälters hat Anschluß
über ein Rohr 55 in einen geeigneten Behälter. Ein Scheibenventil 56 im Ventilgehäuse
dient zum Öffnen und Schließen der Auslaßöffnung 57. Das Ventil wird über
die Kolbenstange
59 vom Kolben 58 betätigt, der im Zylinder 6o
von einer geeigneten Steuerung durch die Flüssigkeitsleitungen 61 gesteuert wird.
Das Ventil 56 ist im Gehäuse zentrisch geführt und durch Leisten 62 gegen Verdrehung
gesichert. Sich seitlich unter den Ventilsitz 6,4 erstreckende Arme 63 ermöglichen
einen genügenden Durchlaß von Schwereflüssigkeit in das Auslaßrohr 55, wenn das
Ventil nach unten bewegt und damit geöffnet ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist der Auslaß der Sinkstoffrinne an demselben
Ende des Behälters wie der Auslaß der Schwimmstoffe über das Wehr. Man kann aber
auch den Auslaß der Sinkstoffe am entgegengesetzten Ende des Behälters anordnen.
Dies kann durch eine leichte Veränderung der Verlegung des Rohres 34 mit den angeschlossenen
Rohren und Ventilen erreicht «erden, wobei die Sinkstoffrinne in entgegengesetzter
Richtung nach unten geneigt werden müßte.
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Auf der Austragsseite des Behälters ist eine Platte 65 angeordnet,
die sich von einem Ende des Behälters zum andern erstreckt. Sie ragt angenähert
von der Oberkante des Wehrs 33 abwärts bis unterhalb des unteren Randes der Sinkstoff-Austrag-Führungswand
31 und liegt in einem Abstand von derscll:en nach dem Innern des Behälters zu. Wenn
sich die Schaufeln entlang der Wand 31 aufwärts bewegen, bewirken sie eine Pumpbewegung
und heben einen Teil der Schwereflüssigkeit über den Spiegel der Schwereflüssigkeit.
Diese Schwereflüssigkeit fließt abwärts unter die Führungswand 31, wird durch
die Druckspitze ausgestoßen in den Behälter und erzeugt dort einen Gegenstrom, der
durch die Platte 65 unterbrochen wird. Dieser Gegenstrom ist das Ergebnis dieser
Abwärtsströmung und des abwärts gerichteten Druckes und auch das Ergebnis der stromlinienförmigen
Ausbildung der Schaufeln, so daß jedes Material, das noch in der Flüssigkeit in
der Schwebe ist und sich noch nicht auf der Schaufel abgesetzt hat, nach der Mitte
des Behälters zu fließen wird, und bei Aufhalten durch die Platte 65 hefördert dieser
Strom die trägen Schwimmteilchen aufwärts zum Austrag über das Wehr 33. Ein beträchtlicher
Teil der trägen Schwimmstoffe, der noch keine Richtung hat, aber zur Schwimmasse
gehört, wird auf diese Weise vor dem Austrag zusammen mit den 'inkstoffen bewahrt.
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Der Ausstoß der Schwereflüssigkeit nach unten durch die Auslaßöffnung
53 genügt nicht, um einebemerkenswerte Bewegung in der Zone zwischen dem Auslaß
53 und der Behälterwand hervorzurufen: Eine solche Bewegung ist aber wesentlich,
um hängengebliebene Schwimmteilchen aus den Sinkstoffen am Boden des Kessels zu
lösen. Diese Bewegung wird durch die Gestalt und die Bewegung der Schaufeln verursacht,
und festgehaltene Stoffteilchen, die befreit werden, werden nach der Mitte des Behälters
zu einwärts durch die Schaufeln getrieben.
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Durch diese Anordnung kann man einen genügenden Aufwärtsstrom der
Schwereflüssigkeit erzielen, um die Schwerstoffe in hydraulischer Suspension zu
halten. Außerdem kann man zwischen dem Punkt, an dem die Schwereflüssigkeit dem
Behälter zugeführt wird, nahe am Boden eine Bewegung und eine nach der Mitte des
Behälters zu gerichtete Strömung von geringem Ausmaß erreichen, die aber genügend
groß ist, um festgehaltene Schwimmstoffe aus den Sinkstoffen zu befreien.