NL9301589A - Bezinkinrichting met plaatseparator. - Google Patents

Description

Bezinkinrichting met plaatseparator

De uitvinding betreft een bezinkinrichting voor het scheiden van een vloeistof zoals water van de daarin gesuspendeerde deeltjes zoals zand, omvattende een bassin met een toevoer voor het de deeltjes bevattende vloeistofmengsel, alsmede een overloop voor het afvoeren van de vloeistof nadat door bezinken tenminste een gedeelte van de deeltjes daaruit is verwijderd.

Een dergelijke inrichting is algemeen bekend. Zij komen bijvoorbeeld voor in waterzuiveringsinstallaties; ook in proefinstallaties van baggerschepen zoals hopperzuigers komen dergelijke inrichtingen in de beun voor.

Doel van dergelijke inrichtingen is het in een zo groot mogelijke hoeveelheid verwijderen van de vaste deeltjes. In de praktijk blijkt het echter onvermijdelijk dat toch nog een bepaalde hoeveelheid deeltjes via de overloop met de vloeistof de inrichting verlaat.

Bekend zijn bijvoorbeeld de overloopverliezen bij het baggeren van zand met een hopperzuiger. Deze overloopverliezen nemen sterk toe naarmate de bezinksnelheid van de deeltjes afneemt, doordat bijvoorbeeld de gemiddelde korreldiameter van de deeltjes kleiner wordt of de viscositeit van de vloeistof toeneemt, of door hoge turbulentie. Eén en ander is ongewenst.

Doel van de uitvinding is daarom een inrichting van het hiervoor genoemde soort te verschaffen die deze nadelen mist. Dit doel wordt bereikt doordat een plaatseparator is voorzien ter plaatse van de overloop, welke plaatseparator een vloeistofafvoer heeft die is verbonden met de overloop en een af voer voor bezonken deeltjes die is aangesloten op het bassin.

De deeltjes die niet de kans gekregen hebben om in het bassin te bezinken, kunnen alsnog in de plaatseparator afgescheiden worden en toegevoerd worden aan het bassin. Daardoor neemt het rendement van de totale inrichting toe. In het gebied van het bassin onder de plaatseparator, dat door deze is afgeschermd van de overloop, heersen relatief geringe stromingen zodat het door de plaatseparator aan het bassin toegevoerde materiaal rustig kan bezinken.

De plaatseparator bevindt zich in stromingsrichting voor de overloop, waarbij de platen van de separator in wezen evenwijdig aan de stromingsrichting lopen. De deeltjes kunnen daarbij dwars op de stromingsrichting bezinken (cross-flow).

De platen van de separator zijn evenwijdig aan elkaar hellend opgesteld, en kunnen tevens aan hun naar beneden gekeerde zijde voorzien zijn van neerwaarts gerichte ribben die zich tot op enige afstand van de naburige plaat uitstrekken.

Belangrijke voorwaarde voor een goede werking van de plaatseparator is dat de deeltjes daarin ongestoord door tegen de bezinkrichting ingaande stromingen kunnen bezinken. Daarom zijn de tussen de platen bepaalde spleten aan hun onderzijde afgesloten door een terugslagklep die in open stand kan worden gebracht onder invloed van het gewicht van de afgescheiden deeltjes De terugslagklep verhindert dat in de spleten opwaarts gerichte stromingen optreden die het bezinkproces zouden kunnen verstoren.

Volgens een eerste mogelijke uitvoering mondt telkens een aantal spleten aan de onderzijde uit in een trechter, welke trechter aan zijn vernauwde eind een terugslagklep draagt. Ondanks de in wezen horizontale stroming van de vloeistof in de spleten naar de overloop kunnen nog, zij het geringe, kortsluitstromingen optreden. Dergelijke kortsluitstromingen zijn deels opwaarts gericht en kunnen derhalve het bezinkproces hinderen.

Volgens een tweede mogelijke uitvoering is elke spleet daarom aan zijn onderzijde voorzien van een eigen terugslagklep. Het voordeel van deze uitvoering is, dat hierbij de hiervoor genoemde kortsluitstromingen, aan de onderzijde van de genoemde spleten, niet meer kunnen optreden.

Voor de terugslagklep kunnen vele verschillende uitvoeringen worden toegepast. De voorkeur gaat echter uit naar een terugslagklep met een of meer rubber flappen die onder voorspanning, bijvoorbeeld teweegebracht door veerkracht, eigen gewicht of vloeistofdrukverschillen in gesloten stand worden gehouden. De genoemde rubberen of flexibele flappen kunnen eventueel verzwaard en/of verstijfd worden door metalen stripachtige delen, welke aan de flappen zijn bevestigd. Zodra zich meer en meer deeltjes op de terugslagklep verzamelen, opent deze waardoor de deeltjes terecht komen in het bassin. Ten gevolge van de voorspanning sluit de klep vervolgens weer, waardoor de volgende hoeveelheid bezonken deeltjes verzameld kan worden.

Dit proces kan ook continu plaatsvinden, omdat de dichtgepakte bezonken deeltjes, welke boven en eventueel in de klep als een dikke substantie aanwezig zijn, door de hoogte en dichtheid van die substantie de klepopening continu regelen, en daardoor ook de daalsnelheid van de substantie regelen. De dikke substantie groeit van boven continu aan met bezonken deeltjes en brokkelt na het passeren van de klep af, waarna deze brokkels verder in de beun bezinken. Door de hoogte van de substantie wordt een afdichting tegen kortsluitstromen gevormd; in dit geval voornamelijk opwaarts gerichte stromingen door de klep heen.

Volgens een gunstige uitvoering omvat elke terugslagklep twee rubber flappen die onder voorspanning tegen elkaar aan worden gehouden. De twee flappen kunnen onderdeel vormen van een platgedrukte rubber slang.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm omvat elke terugslagklep een enkele flexibele klep die met zijn bovenste zijde is bevestigd aan telkens een plaat en met zijn onderste zijde onder voorspanning aanligt tegen een naburige plaat.

Het bezinkgedrag van de deeltjes is grotendeels afhankelijk van hun korrelgrootte en de viscositeit van de vloeistof. Daarmee kan rekening worden gehouden bij een uitvoering waarin de helling der platen instelbaar is.

De uitvinding kan in het bijzonder worden toegepast bij een hopper-zuiger of beunschip voorzien van een als beun met een overloop uitgevoerde inrichting. Daarbij kan aan weerszijden van de beun een overloop met • plaatseparator zijn voorzien. Het is mogelijk dat de overloop met separator zich bevindt in het eindschot van de beun of in de zijwanden of dat de separator is bevestigd aan een in de beun vrijstaande overloopkoker.

Vervolgens zal de uitvinding aan de hand van enkele in de figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeelden nader worden toegelicht.

Figuur 1 toont een zij-aanzicht van een hopperzuiger voorzien van de inrichting volgens de uitvinding met een overloop in het eindschot.

Figuur 2 toont een dwarsdoorsnede door de beun van een tweede uitvoeringsvorm van een hopperzuiger of beunschip met een overloop in de zijwand van de beun.

Figuur 3 toont een detail op grotere schaal van figuur 2.

Figuur 4 toont de doorsnede volgens IV-IV van figuur 3·

Figuur 5 toont een detail op grotere schaal van figuur 4.

Figuur 6 toont een aantal platen, met elk een eigen terugslagklep.

De in figuur 1 afgebeelde hopperzuiger bevat een in zijn geheel met 1 aangeduide inrichting volgens de uitvinding.

Deze inrichting vormt in dit geval de beun van de hopperzuiger.

Door middel van de slechts gedeeltelijk weergegeven zuigleiding 2, die bij 3 scharnierend verbonden is met de hopperzuiger, wordt via toe-voerleiding 4 de opgebaggerde baggerspecie toegevoerd aan de beun 1. De opgebaggerde baggerspecie verzamelt zich aanvankelijk op de bodem van de beun 1, waar het zand kan bezinken. Het waterniveau in de beun komt echter steeds hoger te staan, tot dat dit de overloop 5 bereikt. Vervol- gens kan het water via overloop 5 en afvoerbuis 6 ontsnappen.

Volgens de uitvinding is nu, in stromingsrichting voor de overloop 5, een plaatseparator 7 aangebracht. Door middel van deze plaatseparator kunnen de deeltjes die nog niet bezonken zijn, en die met het water via de overloop in de zijwand van de beun dreigen te ontsnappen, alsnog afgescheiden worden. Het overblijvende water stroomt uiteindelijk wel via overloop 5 weg, terwijl de alsnog afgescheiden deeltjes vanuit de plaatseparator terecht komen in het gebied 8 onder de plaatseparator. Dit gebied 8 is afgeschermd ten opzichte van het wegstromende water, waardoor daar weinig stroming heerst. Dit betekent dat de in de plaatseparator 7 afgescheiden deeltjes rustig kunnen bezinken.

In de dwarsdoorsnede van figuur 2 is wederom een beun 9 getoond, met aan de langszijden telkens een overloop 10, 11. In stromingrichting voor deze overlopen 10, 11 zijn telkens plaatseparatoren 12, 13 geplaatst. Deze plaatseparatoren zijn aan de onderzijde voorzien van trechters lk, via welke de afgescheiden deeltjes terecht komen in de relatief rustige gebieden 15 onder de plaatseparatoren 12, 13.

In het vergrote aanzicht van figuur 3 is te zien dat de separator 12 is opgenomen op een steunplaat 21, die ter plaatse van de spleten tussen de platen openingen bezit. De afgescheiden deeltjes kunnen zich daardoor verzamelen in de trechters 14, die door middel van terugslagkleppen 16 in de gesloten stand worden gehouden. In de trechters lk kunnen schotten 25 met eventuele buisachtige constructies zijn aangebracht om kort-sluitstromingen, naar gelang de omstandigheden, via de trechters zo veel mogelijk te voorkomen.

Tussen separator 12 en de overloop kan zich een verzamelkamer 30 bevinden. Bij het vergroten van de verzamelkamer of bij het vergroten van de afstand tussen separator 12 en de overloop wordt er bevorderd, dat de stromingen in de separator zo lang mogelijk horizontaal verlopen.

Zodra zich voldoende materiaal heeft verzameld in de trechters 14, worden de terugslagkleppen 16 geopend zodat de deeltjes kunnen bezinken in het relatief rustige gebied 15 onder de plaatseparatoren.

De terugslagkleppen kunnen zijn uitgevoerd met onder voorspanning tegen elkaar gedrukte rubberflappen, die uit elkaar geduwd kunnen worden door de gewichtskracht die door de verzamelde deeltjes daarop wordt uitgeoefend. De genoemde voorspanning kan teweeg worden gebracht door verende constructies, het eigen gewicht van de kleppen cq. flappen en/of het verschil in vloeistofdruk delta-H (zie voor voorbeeld figuur 3) tussen binnen- en buitenzijde van de flap.

Het verschil in vloeistofdruk kan variëren tussen nul en delta-H, afhankelijk van de stroombeelden en de dichtheid van de suspensie.

De doorsnede-afbeelding in figuur 4 toont het hellende verloop van de platen 17 van de plaatseparator.

Figuur 5 toont een voorkeursuitvoering met vergroot bezinkoppervlak op zodanige wijze dat elke plaat 17 aan de onderzijde is voorzien van schuin omlaag geplaatste ribben 18. Op deze ribben 18 kunnen de deeltjes zich ook verzamelen, vervolgens van de ribben 18 af glijden en via het oppervlak van de tegenoverliggende plaat naar beneden stromen, tot in de trechters 14.

In de uitvoeringsvorm van figuur 6 bezitten de platen elk aan hun onderzijde een als rubberflap 19 uitgevoerde terugslagklep. Elke flexibele flap is met zijn bovenzijde bevestigd aan de bijbehorende plaat 17, en ligt met zijn onderzijde onder voorspanning aan tegen een naburige plaat 17. In de wigvormige ruimte tussen flap 19 en tegenoverliggende plaat 17 verzamelt zich een hoeveelheid bezonken deeltjes 20. Zodra het gewicht van de hoeveelheid bezonken deeltjes groter wordt dan de voorspanning waarmee de rubberflap 19 gesloten gehouden wordt, gaat de rubberflap 19 open en kunnen de deeltjes ontwijken naar de beun.

Direkt daarna sluit de rubberflap 19 weer, zodat omhoog gerichte stroming, die het bezinken van verdere deeltjes in de spleet 20 tussen de platen 17 zouden hinderen, vermeden worden. Bij continu bezinken van deeltjes kan zich een evenwicht instellen met een omlaag bewegende laag van bezonken deeltjes tussen de flexibele klep en plaat 17.

Bovendien kunnen tussen de verschillende spleten geen kortsluitstromen optreden, aangezien elke spleet door zijn eigen rubberflap 19 is afgesloten.

Een dergelijk systeem is zeer eenvoudig en zelfregelend, hetgeen een betrouwbare werking van de plaatseparator ten goede komt.

Claims (12)

1. Bezinkinrichting voor het scheiden van een vloeistof zoals water van de daarin gesuspendeerde deeltjes zoals zand, omvattende een bassin met een toevoer voor het de deeltjes bevattende vloeistofmengsel, alsmede een overloop voor het afvoeren van de vloeistof nadat door bezinken tenminste een gedeelte van de deeltjes daaruit is verwijderd met het kenmerk dat een plaatseparator is voorzien ter plaatse van de overloop, welke plaatseparator een vloeistofafvoer heeft die is verbonden met de overloop en een afvoer voor bezonken deeltjes die is aangesloten op het bassin.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de plaatseparator zich in stromingsrichting voor de overloop bevindt, en de platen van de separator in wezen evenwijdig aan de stromingsrichting lopen.

3· Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij de platen van de separator evenwijdig aan elkaar hellend zijn opgesteld, en aan hun naar beneden gekeerde zijde zijn voorzien van neerwaarts gerichte ribben die zich tot op enige afstand van de naburige plaat uitstrekken.

4. Inrichting volgens conclusie 1, 2 of 3t waarbij de tussen de platen bepaalde spleten aan hun onderzijde zijn afgesloten door een terugslagklep die in een open stand kan worden gebracht onder invloed van het gewicht van de afgescheiden deeltjes.

5· Inrichting volgens conclusie 4, waarbij telkens een aantal spleten aan de onderzijde uitmondt in een trechter, welke trechter aan zijn vernauwde eind een terugslag klep draagt.

6. Inrichting volgens conclusie 4, waarbij elke spleet aan zijn onderzijde is voorzien van een eigen terugslagklep.

7. Inrichting volgens conclusie 4, 5 of 6, waarbij de terugslagklep een of meer flexibele flappen omvat, welke door voorspanning, teweeggebracht door veerkracht, eigen gewicht en/of vloeistofdrukverschil, in combinatie met de uitgeoefende krachten op de klep van de aanwezige opeengepakte laag van bezonken deeltjes boven de klep, zodanig gesloten wordt gehouden, dat er geen stromingen in opwaartse richtingen ontstaan.

8. Inrichting volgens conclusie 4 en 7 of 5 en 7* waarbij elke terugslagklep twee rubber flappen omvat die onder voorspanning tegen elkaar aan worden gehouden.

9. Inrichting volgens conclusie 6 en 7» waarbij elke terugslagklep een enkele rubber flap omvat die met zijn bovenste zijde is bevestigd aan telkens een plaat en met zijn onderste zijde onder voorspanning aanligt tegen een naburige plaat.

10. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de helling der platen instelbaar is.

11. Hopperzuiger of beunschip voorzien van een als beun uitgevoerde inrichting volgens een der voorgaande conclusies.

12. Hopperzuiger of beunschip volgens conclusie 11, waarbij aan weerszijden van de beun een overloop met plaatseparator is voorzien.