WO1997040944A1

WO1997040944A1 - Verfahren und vorrichtung zum abscheiden der schwereren von den leichteren anteilen wässriger trüben mittels zentrifugalkraftwirkung

Info

Publication number: WO1997040944A1
Application number: PCT/EP1997/001913
Authority: WO
Inventors: Dietrich Eichler
Original assignee: Fan Separator Gmbh
Priority date: 1996-04-25
Filing date: 1997-04-17
Publication date: 1997-11-06
Also published as: ATE203431T1; JP4047386B2; HK1018889A1; ES2162280T3; JP2000508968A; EP0904156B1; AU2387397A; EP0904156A1; DE59704134D1

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abscheiden der schwereren von den leichteren Anteilen wässriger Trüben mittels Zentrifugalkraftwirkung sehen vor, dass die Trübe unter dem Einfluss eines zwischen einem Einlass und Auslass einer Zyklonabscheidungskammer (4) herrschenden Druckgefälles zu einer kreisenden Bewegung in der Abscheidungskammer veranlasst wird. Das Druckgefälle wird durch eine Druckerhöhungsstufe in Gestalt einer Transportrotoreinrichtung (20), die mit einer Statoreinrichtung (22) zusammenwirkt, im wesentlichen unmittelbar vor dem Einlass der Trübe in die Abscheidungskammer (4) aufgebracht und kann mehrere Bar betragen. Auf der gleichen Drehwelle (5) wie die Rotorflügel der Transportrotoreinrichtung (20) können die Rotorflügel einer Zyklonrotoreinrichtung (10) zum Einbringen von zusätzlicher Drehenergie in die Trübe angeordnet sein. Die Abscheidung von flotierbaren Anteilen in wässrigen Trüben erfolgt in Gegenwart von in die Abscheidungskammer (4) eingebrachten Mikrogasblasen. Die abgeschiedenen flotierbaren Anteile können mittels einer von der Drehwelle (5) der Transportrotoreinrichtung (20) angetriebenen Schaumzerstörungseinrichtung von den Gasblasen, an denen sie anhaften, getrennt werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden der schwereren von den leichteren Anteilen wässriger Trüben mittels

Zentrifugalkraftwirkung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abscheiden der schwereren von den leichteren Anteilen wässriger Trüben mittels Zentrifugalkraftwirkung.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Reinigung von flüssigen Trüben mit einem Anteil an Feststoffpartikeln unterhalb einer bestimmten Abmessung, d.h. auf die Nachreinigung von Trüben, die durch Siebe oder dgl. schon einer Vorreinigung zur Entfernung gröberer Partikel unterzogen worden sind.

Bei der Abscheidung mittels Zentrifugalabscheidern bzw. Hydrozyklonen wird eine vorgereinigte Trübe mit hoher Geschwindigkeit in eine Abscheidungskammer so eingeleitet, dass sich darin ein intensiv rotierendes laminares Strömungsfeld bildet, so dass die schwereren Anteile der Trübe durch Zentrifugalkraftwirkung auf eine äussere Durchmesserbahn gedrückt werden, während sich die leichteren Anteile der Trübe bevorzugt nahe der Mittenlängsachse der Abscheidungskammer ansammeln. Bei einem bekannten Zentrifugalabscheider (US-A-2 996 187) wird das für die Strömung der Trübe zwischen dem Ein- und Auslass der Abscheidungskammer erforderliche Druckgefälle durch eine Saugtransportrotoreinrichtung aufgebracht, die abstromseitig des Auslasses der Abscheidungskammer vorgesehen ist . Das Druckgefälle zwischen Ein- und Auslass ist daher durch die Saugkraft der Saugtransportrotoreinrichtung bestimmt und die wiederum ist durch die ansaugseitig anstehende Flüssigkeitssäule festgelegt, so dass mittels der Saugtransportrotoreinrichtung ein Druckgefälle von nur weniger als 1 bar geschaffen werden kann. Der bekannte Zentrifugalabscheider kann daher nur für Suspensionen verwendet werden, bei denen eine ausreichende Abscheidungswirkung schon bei relativ niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten der Trübe erhalten wird. Um weniger leicht abscheidbare Anteile aus wassrigen Trüben zu behandeln, sind höhere Rotationsgeschwindigkeiten in der Abscheidungskammer erforderlich, um entsprechend hohe Zentrifugalkräfte zu erzeugen. Dies würde ein Druckgefälle von einigen bar erfordern, die von bekannten Zentrifugalabscheidern nicht aufgebracht werden können, so dass man im allgemeinen mehrere klein dimensionierte Zentrifugalabscheider hintereinander anordnen musste, um auf eine gewünschte Abscheidungsrate zu kommen. Dies verteuert wesentlich die Anschaffungs- und Betriebskosten der Abscheidungsanlage und erhöht deren Wartungsanfälligkeit. Der Durchsatz von klein bemessenen Zentrifugalabscheidern ist ausserdem vergleichsweise gering, so dass der Einsatz damit ausgestatteter Anlagen auf bestimmte Anwendungsfälle beschränkt ist .

Ein besonderes Problem bereitet die wirksame Abscheidung flotierbarer teilchenförmiger Materie aus wassrigen Trüben mittels Zentrifugalkraftwirkung. In der US-A-4 397 741 wird für die Flotationsabscheidung vorgeschlagen, in die in einer Abscheidungskammer kreisende Trübe zusätzlich ein Gas einzubringen, um Gasblasen zu erzeugen, von denen man erwartet, dass sich daran durch Grenzflächeneffekte die abgeschiedenen schwereren Anteile der Trübe anhaften. Die Gasblasen bilden quasi Auftriebskörper, so dass sich die schwereren Anteile nicht nur nahe der Mittenlängsachse der Abscheidungskammer bevorzugt ansammeln, sondern auch entgegen der Schwerkraftwirkung abgezogen werden können. Die Wirksamkeit dieser bekannten Vorrichtung ist jedoch gering, da die Abscheidungswirkung alleine auf einer tangentialen Einführung der Trübe in die Abscheidunsgkammer beruht, indem druckgefälleerhöhende Massnahmen gänzlich fehlen, und zudem die mit den bekannten Mitteln erzielbaren Gasblasen eine zu grosse Abmessung haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Gattung zu schaffen, die die erforderlichen hohen Rotationsgeschwindigkeiten schafft, um Trüben aller Art einschliesslich solcher mit flotierbaren Anteilen mit hoher Wirksamkeit behandeln zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird auf die Patentansprüche 1 und 8 verwiesen. Überraschend wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, dass die mit bekannten Zentrifugalabscheidern verbundenen Probleme in einfacher Weise ohne wesentliche Komplizierung der Anlage dadurch beseitigt werden können, indem das für hohe Rotationsgeschwindigkeiten erforderliche Druckgefälle von einigen bar durch eine Druckbeaufschlagung der Trübe unmittelbar vor deren Einlass in die Abscheidungskammer aufgebracht wird. Dazu ist eine Transportrotoreinrichtung aufstromseitig des Einlasses vorgesehen, die nach Art eines Radialbeschleunigers fungiert und mit einer Statoreinrichtung zusammenwirkt, welche die kinetische Energie, die von der Transportrotoreinrichtung in die Trübe eingebracht wurde, in Druckenergie umsetzt. Dadurch wird sichergestellt, dass einlasseitig der Abscheidungskammer stets ein ausreichender Gefälleüberdruck auf die Trübe ausgeübt wird, der unabhängig von einem Strömungsdruck in einer Leitung ist, über die die Trübe zum Zentrifugalabscheider geführt wird, und auch unabhängig von der Höhe der Flüssigkeitsäule zwischen dem Ein- und Auslass der Abscheidungskammer. Infolgedesssen kann eine erhöhte Rotationsgeschwindigkeit mit entsprechend erhöhter Abscheidungsrate aufgebracht werden. Dadurch, dass eine wirksame Abscheidung weitestgehend unabhängig von den Abmessungen des Zentrifugalabscheiders ist, können unter entsprechend günstigen Auswirkungen auf die Betriebs- und Anschaffungskosten Abscheider mit grösseren Dimensionen bzw. grösseren Durchmessern als bei bekannten Anlagen zum Einsatz kommen.

Die durch das Vorsehen der einlasseitig angeordneten Transportrotor-/Statoreinrichtungen erzielten Verbesserungen in der Abscheidungswirksamkeit können weiter gesteigert werden, wenn gemäss einer Weiterbildung der Erfindung in die in der Abscheidungskammer befindliche Trübe zusätzliche Drehenergie eingebracht wird. Dies kann dadurch erfolgen, dass in der Abscheidungskammer eine Zyklonrotoreinrichtung angeordnet wird, welche von der gleichen Drehachse wie die Transportrotoreinrichtung angetrieben werden kann. Die Zyklonrotoreinrichtung erlaubt erhöhte turbulenzfreie und von der Art der Einführung der Trübe in die Abscheidungskammer unabhängige Rotationsgeschwindigkeiten, wobei der von der Zyklonrotoreinrichtung ausgeübte Gegendruck durch den Druck überwunden wird, den die einlasseitige Transportrotoreinrichtung auf die Trübe ausübt .

Durch die geschilderten Massnahmen ist die Erfindung insbesondere auch für die Flotationsabscheidung von ansonsten schwer mittels Zentrifugalkraftwirkung separierbaren Schlämmen, z.B. zur Entfernung von Druckfarbresten aus geschlämmten Altpapierstoffen geeignet. Eine diesbezügliche Weiterbildung der Erfindung sieht daher vor, dass die Abscheidung der Trübe in Gegenwart von Gasblasen vorgenommen wird, vorzugsweise in Gegenwart von Mikrogasblasen. Dazu kann eine mit Mikrogasblasen durchsetzte Flüssigkeit in die Abscheidungskammer zur Vermischung mit der Trübe eingeführt werden, oder die Trübe wird selbst begast und im begasten Zustand in die Abscheidungskammer eingeführt . Eine in einem Aufsatzgehäuse des Zentrifugalabscheiders mit axialem Abstand zur Transportrotoreinrichtung angeordnete

Schaumzerstörungseinrichtung mit drehbar angetriebenen Rotorflügeln kann vorgesehen sein, um mittels Zentrifugalwirkung die an den Gasblasen haftenden Fremdstoffe in einem aus der Abscheidungskammer abgeführten schaumigen Gasblasen-Fremdstoffgemisch abzuscheiden und getrennt nach aussen abzuführen.

Insgesamt zeichnet sich eine erfindungsgemässe Zentrifugalabscheidevorrichtung durch einen vergleichsweise unkomplizierten Aufbau aus, indem sämtlich erwähnten Rotoreinrichtungen auf einer gemeinsamen Drehwelle angeordnet sein können. Die Zentrifugalabscheidevorrichtung hat zudem ansaugende Wirkung und kann daher in einfacher Weise ohne Pumpzusatzaggregate in ein Strömungssystem als Treiber für eine zu behandelnde Trübe integriert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausfuhrungsformen und der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in teilweise längsgeschnittener Ansicht einen Zentrifugalabscheider gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2A-2C ein Detail des Zentrifugalabscheiders nach Fig. 1 in Gesamtansicht (Fig. 2A) , Unteransicht (Fig. 2B) und Draufsicht (Fig. 2C) ,

Fig. 3 eine geschnittene Ansicht längs der

Schnittlinie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 in einer Ansicht ähnlich Fig. 1 einen

Zentrifugalabscheider nach Fig. 1 gemäss einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 einen Zentrifugalabscheider gemäss einer dritten modifizierten Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 6 einen Zentrifugalabscheider für die

Flotationsabscheidung gemäss einer vierten Ausführungsform der Erfindung.

Nachfolgend wird auf die Fig. 1, 2A-2C und 3 Bezug genommen, welche einen Zentrifugalabscheider nach der Erfindung zeigen. Das Bezugszeichen 1 in Fig. 1 betrifft ein rohrförmiges zylindrisches Gehäuse, das in einen trichterförmigen Bodenbereich 2 übergeht, der sich zu einer Entnahmeöffnung 3 am unteren Ende verjüngt. Das Gehäuse 1 definiert eine Abscheidungskammer 4, in die koaxial zur Mittenlängsachse eine Hohlwelle 5 hineinragt, die mit ihrem unteren axialen offenen Ende in einem geeigneten Abstand von der Ebene endet, ab der sich der trichterförmige Bereich 2 nach unten erstreckt .

Am oberen, aus dem Gehäuse 1 herausragenden axialen Ende der Hohlwelle 5 ist eine Kupplungseinrichtung 7 vorgesehen, die mit einer Antriebseinrichtung 8, z.B. in Gestalt eines Elektromotors, verbunden ist, um die Hohlwelle 5 mit einer geeigneten Drehgeschwindigkeit in Drehung zu versetzen.

Bei der gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist die Hohlwelle 5 lagerungsfrei nur durch die Antriebseinrichtung 8 abgestützt. Wenn erwünscht, könnte zur Abstützung der Hohlwelle 5 gegenüber dem Gehäuse 1 auch eine geeignete Lageranordnung vorgesehen sein.

Wie Fig. 2A und 2B zeigen, ist an einer zwischenliegenden axialen Stelle der Hohlwelle 5 eine Montageplatte 12 befestigt, z.B. angeschweisst, die die Hohlwelle 5 in einer radialen Ebene umgibt . An der Unterseite der Montageplatte 12 sind in gleichem Winkelabstand voneinander eine Vielzahl von Rotorflügeln 11 befestigt, die von der Hohlwelle 5 radial nach aussen bis nahe an den Innenumfang des Gehäuses 1 ragen. Bei der gezeigten Ausführungsform sind vier Rotorflügel 11 vorgesehen. Es können jedoch auch mehr oder weniger derartige Rotorflügel vorgesehen sein.

Die Rotorflügel 11 bilden eine Zyklonrotoreinrichtung, die in Fig. 1 das allgemeine Bezugszeichen 10 trägt, um eine in die Abscheidungskammer 4 eingeführte flüssige Trübe zwangsweise zu einer kreisenden Bewegung längs der Innenwand des Gehäuses 1 zu veranlassen. Infolge der auftretenden Zentrifugalkräfte werden sich dadurch die schwereren Anteile der Trübe nahe der Innenwand der Abscheidungskammer 4 ansammeln, während die leichteren Anteile nach innen in die Hohlwelle 5 gelangen und von dort nach aussen abgeführt werden können, worauf später noch näher eingegangen wird.

Wie Fig. 1, 2A bis 2C weiter zeigen, ist auf der Oberseite der Montageplatte 12 eine Vielzahl von Rotorflügeln 21 befestigt, die von der Hohlwelle 5 ausgehend sich im wesentlichen spiralförmig radial nach aussen zu einer Stelle in einem Abstand D von der Mittenlängsachse der Hohlwelle 5 erstrecken, der grosser als der Durchmesser d eines von den äusseren Enden der Rotorflügel 11 der Zyklonrotoreinrichtung 10 beschriebenen Kreisbogens bzw. der radialen Abmessung der Abscheidungskammer 4 ist. Die Rotorflügel 21 können, wie dargestellt, um ein geeignetes kurzes Mass über den äusseren Umfangsrand der Montageplatte 12 hinausragen. Vorzugsweise liegt das Verhältnis D : d zwischen etwa 1,25 : 1 bis 1,75 : 1, höchstvorzugsweise bei etwa 1,50 : 1.

Die Rotorflügel 21 sind Bestandteil einer Transportrotoreinrichtung, die in Fig. 1 das allgemeine Bezugszeichen 20 trägt und mit einer Statoreinrichtung 22 zusammenwirkt, die in näheren Details in Fig. 3 gezeigt ist.

Die Statoreinrichtung 22 umfasst eine Vielzahl von stationären Leitelementen 23, die sich in einer radialen Ebene unterhalb der Ebene der Rotorflügel 21 der Transportrotoreinrichtung 20, vorzugsweise spiralförmig, von einer radial aussenliegenden Stelle entprechend dem Mass D in Fig. 2A zu einer radial innenliegenden Stelle erstrecken, die im wesentlichen mit dem Innenumfang des Gehäuses 1 übereinstimmt. Die Leitelemente 23 sind mit ihren innenliegenden Endbereichen vorzugsweise im wesentlichen tangential zum Innenumfang des Gehäuses 1 ausgerichtet. Zwischen benachbarten Leitelementen 23 sind Passagen 24 definiert, über die die Trübe in die Abscheidungskammer 4 hineingelangen kann. Die Leitelemente 23 der Statoreinrichtung 22 ragen wie die Rotorflügel 21 der Transportrotoreinrichtung 20 aussen über den Umfangsrand der Montageplatte 12 hinaus, so dass zwischen der Statoreinrichtung 22 und der Transportrotoreinrichtung 20 eine Fluidverbindung geschaffen ist. Wie Fig. 1 weiter zeigt, sind die radial äusseren Bereiche der Rotorflügel 21 der Transportrotoreinrichtung 20 und der Leitelemente 23 der Statoreinrichtung 22 in einer flanschtörmigen Kammer 25 aufgenommen, die in einem oberhalb des Gehäuses 1 angeordneten Aufsatzgehäuse ausgebildet ist, welches das allgemeine Bezugszeichen 6 trägt.

Die Statoreinrichtung 22 hat die Aufgabe, eine Drehgeschwindigkeit der Trübe, hervorgerufen durch die Transportrotoreinrichtung 20, abzubremsen, wodurch die Trübe unter einen Überdruck gesetzt wird, bevor sie tangential über die Passagen 24 in die Abscheidungskammer 4 und in den Einflussbereich der Zyklonrotoreinrichtung 10 gelangt, wo ihr durch die Zyklonrotoreinrichtung 10 eine kreisende Bewegung aufgezwungen wird. Die Drehgeschwindigkeit der Trübe in der Abscheidungskammer 4 wird von der Wirkfläche und Drehzahl der Rotorflügel 11 der Zyklonrotoreinrichtung 10, der Durchsatzmenge und durch den tangentialen Eintritt der Trübe in die Abscheidungskammer 4 beeinflusst.

Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform sind die Zyklonrotoreinrichtung 10 und Transportrotoreinrichtung 20 auf der gleichen Hohlwelle 5 als Antriebswelle montiert, so dass sie sich mit gleicher Drehzahl drehen. Wenn erwünscht, könnten auch separate Antriebswellen für die Zyklonrotoreinrichtung 10 und Transportrotoreinrichtung 20 vorgesehen sein, um diese mit unterschiedlichen Drehzahlen zu betreiben.

Die Trübe wird, wie Fig. 1 zeigt, über einen Einlasstutzen 30 in einen Vorraum 31 des Aufsatzgehäuses 6 eingeführt, der mit der Transportrotoreinrichtung 20 in Verbindung steht.

Die leichteren durch die Wirkung der Zyklonrotoreinrichtung - 10 -

10 abgeschiedenen Anteile der Trübe werden unter dem durch die Transportrotoreinrichtung 20 geschaffenen Druckgefälle zu einer Strömung in die Hohlwelle 5 veranlasst und verlassen die Hohlwelle 5 über eine Vielzahl von Öffnungen 9, die nahe dem oberen Ende in der Hohlwelle 5 ausgebildet sind. Von dort gelangen sie in einen austrittseitigen Vorraum 32 im Aufsatzgehause 6, der die Hohlwelle 5 umgibt und mit einem Austrittstutzen 33 in Verbindung steht.

Bei der gezeigten Ausführungsform der Erfindung gelangt die Trübe auf im wesentlichen der gleichen radialen Ebene in den Zentrifugalabscheider, auf der sie diesen verlässt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Die Ein- und Auslasstutzen könnten jedoch, wie später erläutert werden wird, auch auf unterschiedlichen radialen Ebenen liegen.

Die abgeschiedenen schwereren Anteile der Trübe sammeln sich in Folge Schwerkraftwirkung im trichterförmigen Bodenbereich

2 des Gehäuses 1 und können von dort über die Entnahmeöffnung

3 kontinuierlich oder in geeigneten Zeitintervallen nach aussen abgeführt werden. Vorzugsweise hat die Entnahmeöffnung 3 eine einstellbare Öffnungsweite.

Fig. 4 zeigt eine modifizierte vereinfachte Ausführungsform eines Zentrifugalabscheiders nach der Erfindung mit besonderer Eignung für die Behandlung von Trüben mit leicht abscheidbaren Fremdstoffanteilen. Gleiche oder ähnliche Bauteile wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsform tragen die gleichen Bezugzeichen, erhöht um die Zahl hundert. Dies^c Ausführungsform unterscheidet sich von der vorhergehen beschriebenen im wesentlichen darin, dass die Zyklonrotoreinrichtung weggelassen ist und demzufolge die kreisende Bewegung alleine aufgrund der tangentialen Einführung der Trübe in die Abscheidungskammer 104 und des Überdruckes veranlasst wird, der durch die aufstromseitig des Einlasses angordneten Transportrotoreinrichtung 120 und Statoreinrichtung 122 aufgebracht wird.

Wie dargestellt, hat die Transportrotoreinrichtung 120 eine modifizierte Ausbildung, indem die Rotorflügel 121 nur bis zum äusseren Umfang der Montageplatte 112 reichen, so dass aussenumfanglich der Montageplatte 112 ein Ringraum 126 im Aufsatzgehause 106 definiert ist, in den die Trübe unter der Wirkung der Transportrotoreinrichtung 120 strömen kann, um in den Einflussbereich der Statoreinrichtung 122 zu gelangen. Es wurde festgestellt, dass durch diese Massnahmen eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Transportrotor- /Statoreinrichtungen 120, 122 erzielt werden kann. Wenn erwünscht, könnte eine derartige modifizierte Transportrotoreinrichtung auch bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fig 1 vorgesehen werden.

Ferner ist der zylindrische Abschnitt des Gehäuses 101 gegenüber der vorbeschriebenen Ausführungsform um ein geeignetes Mass verkürzt und der konische zur Auslassöffnung 103 verlaufende Abschnitt 102 entsprechend verlängert. Bezüglich weiterer Aufbaudetails kann auf Fig. 1 bis 3 und die zugehörige Beschreibung verwiesen werden.

Im folgenden wird auf Ausführungsformen von Zentrifugalabscheidern nach der Erfindung Bezug genommen, die speziell für die Flotations-Feinabscheidung von vorfiltrierten Trüben oder Schlämmen mit einem nach der Vorfiltrierung verbliebenen Restanteil an Fremdstoffen geringer Abmessung, z.B. 2 mm oder weniger, geeignet sind.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform eines Flotations- Zentrifugalabscheiders, der hinsichtlich des Aufbaus der Zuführeinrichtung zum Zuführen der Trübe, bestehend aus dem Einführstutzen 230 und dem Vorraum 231, der aufstromseitig des Einlasses in die Abscheidungskammer 205 angeordneten Transportrotoreinrichtung 220 mit Statoreinrichtung 222 zur aufstromseitigen Druckbeaufschlagung der Trübe sowie der Zyklonrotoreinrichtung 210 im wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 1 entspricht, so dass hierauf Bezug genommen werden kann. Gleiche oder ähnliche Bauteile wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsform tragen die gleichen Bezugszeichen, erhöht um die Zahl zweihundert.

Wie dargestellt, sind die Transportrotoreinrichtung 220 und die Zyklonrotoreinrichtung 210 auf einer gemeinsamen Antriebswelle 254 angeordnet, die nicht gleichzeitig zur Abführung eines abgeschiedenen Anteiles der zu behandelnden Trübe dient. Ferner kann die Wirkfläche der Rotorflügel 211 der Zyklonrotoreinrichtung 210 gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 verringert sein, indem die axialen Abmessungen der Rotorflügel herabgesetzt sind.

Wie dargestellt, hat das Gehäuse 201 eine durchgehend zylindrische Ausbildung, so dass eine ebenfalls durchgehend zylindrische Abscheidungskammer 204 gebildet ist. Ein den Boden 252 des Gehäuses 201 axial durchsetzendes rohrförmiges Element 255 mit offenen Enden ragt ins Innere der Abscheidungskammer 204, so dass ein offenes Ende des rohrförmigen Elementes 255 in einem geeigneten Abstand vom Boden 252 des Gehäuses 201 zu liegen kommt, während das andere offene Ende ausserhalb des Gehäuses 201 angeordnet ist. Vorzugsweise ist das ; nrformige Element 255 gegenüber dem Gehäuse 201 axial versc ebbar gehalten. Das rohrformige Element 255 dient zur Abfunr der mittels der nachfolgend beschriebenen Flotationsabscheidung abgeschiedenen feinen Fremdstoffanteile der Trübe. Die von den Fremdstoffen gereinigte Flüssigkeit bzw. der Klarlauf kann über einen Auslasstutzen 253 abgeführt werden, der nahe dem Boden 252 des Gehäuses 201 tangential in die Abscheidungskammer 204 einmündet.

An einer zwischenliegenden axialen Stelle des Gehäuses 201 ist eine Einrichtung zum Einbringen von einer, ein geeignetes Gas, wie Luft, enthaltenden Flüssigkeit in die Abscheidungskammer 204 vorgesehen. Die Einrichtung umfasst eine ringförmige Verteilungsleitung 256, die einen Umfangsbereich des Gehäuses 201 umgibt, in dem die Gehäusewand von Perforationen 257 durchsetzt ist. In die Verteilungsleitung 256 mündet ferner ein Einlasstutzen 258. Die Flüssigkeit mit dem Gas kann daher über den Einlasstutzen 258, die Verteilungsleitung 256 und die Perforationen 257 ins Innere der Abscheidungskammer 204 geleitet werden.

Bei der Flüssigkeit handelt es sich vorzugsweise um eine solche, in der das Gas in Form von Mikroblasen mit einer Abmessung von z.B. 100 μm oder weniger verteilt ist. Derartige mit Mikrogasblasen durchsetzte Flüssigkeiten können z.B. mit einer Vorrichtung geschaffen werden, die das Bezugszeichen 259 in Fig. 5 trägt und gemäss der DE-A-3733583 ausgebildet sein kann, auf die daher Bezug genommen werden kann. Die Vorrichtung 259 ist mit einem Begasungsbehälter 260 verbunden, in den die zu begasende Flüssigkeit und ein geeignetes Gas getrennt eingeführt und unter Druck gesetzt werden können.

Als Flüssigkeit kann Wasser verwendet werden. Es kann sich dabei auch, wie gezeigt, um einen abgezweigten Teil des über den Auslasstutzen 253 abgeführten Klarlaufes handeln, indem dieser über eine Pumpe 261 in den Begasungsbehälter 260 geleitet, dort mit dem Gas beaufschlagt und in die Vorrichtung 259 zur Erzeugung der Mikrogasblasen eingeführt wird.

In der Abscheidungskammer 204 verbinden sich die auf der vorbeschriebenen Weise in die Trübe eingebrachten Mikrogasblasen aufgrund ihrer Oberflächenspannung mit den feinen flotierbaren Fremdstoffanteilen der Trübe, die sich deshalb unter den einwirkenden Zentrifugalkräften bevorzugt nahe der Mittenlängsachse des Zentrifugalabscheiders ansammeln. Die Mikrogasblasen mit den anhaftenden Fremdstoffanteilen können daher über das zentrale rohrförmige Element 255 aus der Abscheidungskammer 204 ausgetragen werden, während der Klarlauf am Auslasstutzen 253 abgenommen werden kann.

Darauf hinzuweisen ist, dass statt einer mit Mikrogasblasen durchsetzten Flüssigkeit das Gas auch direkt in die Abscheidungskammer 204 eingeführt werden könnte, um in der Trübe Gasblasen zu erzeugen. Um Gasblasen mit geringstmöglichen Abmessungen zu schaffen, sollte das Einbringen der Gase über einen Diffuserring (nicht gezeigt) aus einem feinkörnigen Sintermetall erfolgen, der anstelle der Verteilungsleitung 256 vorzusehen wäre.

Ferner könnte die Zyklonrotoreinrichtung 210 weggelassen werden, so dass die kreisende Bewegung der Trübe ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 4 alleine auf der druckerhöhenden Wirkung der zusammenwirkenden Transportrotor- und Statoreinrichtungen 220, 222 sowie der tangentialen Einführung der Trübe in die Abscheidungskammer 204 beruhen würde.

Ferner könnte der Austrag der Mikrogasblasen mit daran anhaftenden Fremdstoffen in ähnlicher Weise wie bei den Ausführungsformen der Erfindung nach Fig. 1 und 4 über eine zentrale Hohlwelle entgegen der Schwerkraftwirkung erfolgen, die gleichzeitig die gemeinsame Drehachse der Transportrotoreinrichung 220 und Zyklonrotoreinrichtung 210 darstellen würde.

Fig. 6 zeigt einen Flotations-Zentrifugalabscheider gemäss einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Gleiche oder ähnliche Bauteile wie bei den vorbeschriebenen Ausfuhrungsformen tragen die gleichen Bezugszeichen, erhöht um die Zahl dreihundert . Die vierte Ausführungsform der Erfindung umfasst ein durchgehend zylindrisches Gehäuse 301, welches eine ebenfalls zylindrische Abscheidungskammer 304 definiert . Aufstromseitig eines Einlasses in die Abscheidungskammer 304 sind zur Druckbeaufschlagung der Trübe eine Transportrotoreinrichtung 320 und eine damit zusammenwirkende Statoreinrichtung 322 vorgesehen, deren Aufbau und Wirkungsweise derjenigen der Ausführungsform nach Fig. 1 entsprechen, so dass sich eine erneute Beschreibung erübrigt. Ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist eine Zyklonrotoreinrichtung weggelassen.

Ein Merkmal des Zentrifugalabscheiders nach Fig. 6 ist eine Schaumzerstörungseinrichtung, die das allgemeine Bezugszeichen 370 trägt. Die Schaumzerstörungseinrichtung 370 umfasst eine Vielzahl von, um eine zentrale Achse, die vorzugsweise mit der Drehachse der Rotorflügel 321 der Transportrotoreinrichtung 320 zusammenfällt, drehbaren Rotorflügeln 371, die in einem Raum 372 in einem oberhalb des Abscheidungsgehäuses 301 angeordneten Aufsatzgehause 306 angeordnet sind. Der Raum 372 ist oberhalb eines die Transportrotoreinrichtung 320 und Statoreinrichtung 322 enthaltenden Raumes 373 im Aufsatzgehause 369 angeordnet, in den die zu behandelnde Trübe über einen Einlasstutzen 374 eingeführt werden kann. Insbesondere kann über den Einlasstutzen 374 eine Trübe, in der Mikrogasblasen dispergiert sind, eingeführt werden. Die Mirkrogasblasen können, wie bei 359 angedeutet ist, mittels einer Vorrichtung in die Trübe eingebracht werden, wie sie in Verbindung mit der Ausführungsform nach Fig. 5 beschrieben wurde.

Die Räume 372 und 373 im Aufsatzgehause 369 sind gegeneinander abgedichtet, und weiter ist der obere Raum 372 in einen unteren, die Rotorflügel 371 der Schaumzerstörungseinrichtung 370 enthaltenden Bereich 372' und einen oberen Bereich 372' ' unterteilt, der nahe der Hohlwelle 305 mit dem unteren Bereich 372' in Fluidverbindung steht. In den unteren Bereich 372' mündet ein Fremdstoffauslasstutzen 376. Die Umfangswand des Aufsatzgehäuses 369 ist längs des oberen Bereiches 372 ' ' von einer Vielzahl umfänglich verteilter Perforationen 377 durchsetzt, die das Innere des oberen Bereiches 372' ' mit einem Gasauslasstutzen 378 verbinden, um von den abgeschiedenen Fremdstoffen entfernte gasförmige Anteile nach aussen abführen zu können.

Die Rotorflügel 371 der Schaumzerstörungseinrichtung 370 können, wie erwähnt, auf der gleichen Drehachse wie die Rotorflügel 321 der Transportrotoreinrichtung 320 montiert sein. Die Drehachse ist als Hohlwelle 305 ausgebildet, die axial in die Abscheidungskammer 304 hineinragt und ein unteres offenes Ende hat, in das die abgeschiedenen an den Gasblasen anhaftenden Fremdstoffe eintreten können, von wo sie im Inneren der Hohlwelle 305 aufsteigen und in den Raum 372 der Schaumzerstörungseinrichtung 370 und damit in den Einflussbereich der Rotorflügel 371 gelangen. - 17 -

Ein nahe dem Boden 379 des Abseheidungsgehäuses 301 tangential einmündender Auslasstutzen 380 dient zur Abführung der von den Fremdstoffen befreiten flüssigen Anteile der Trübe bzw. des Klarlaufes.

In der Schaumzerstörungseinrichtung 370 werden die in den Raum 372 gelangten, an den Gasblasen anhaftenden Fremdstoffe durch die Rotorflügel 371 in eine kreisende Bewegung versetzt, so dass die schwereren Fremdstoffe aufgrund von Zentrifugalwirkungen von den Gasblasen getrennt werden und sich am Innenumfang des unteren Raumbereiches 372' ansammeln. Die Gasblasen steigen dagegen nach oben in den oberen Raumbereich 372 ' ' , von wo sie in der vorerwähnten Weise nach aussen abgeführt werden können.

Anstelle der Einführung einer vorbegasten Trübe über den Einlasstutzen 374 könnte eine Behandlung der Trübe in der Abscheidungskammer 304 in Gegenwart von Gasblasen auch dadurch erfolgen, dass das Gas getrennt von der Trübe entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 5 in die Abscheidungskammer 304 eingebracht wird.

Ferner könnte, wenn erwünscht, eine Zyklonrotoreinrichtung ähnlich wie bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 1 vorgesehen werden. In diesem Fall würden auf der angetriebenen Hohlwelle 305 nacheinander die Rotorflügel 371 der Schaumzerstörungseinrichtung 370, die Rotorflügel 321 der Transportrotoreinrichtung 320 und die Rotorflügel der hinzugefügten Zyklonrotoreinrichtung zur gemeinsamen Drehung durch die Antriebseinrichtung 308 montiert sein. Es versteht sich jedoch, dass ähnlich wie bei den anderen vorbeschriebenen Ausführungsformen der Erfindung auch unabhängige Antriebswellen für den Antrieb der besagten Rotorflügel vorgesehen werden können.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Abscheiden der schwereren von den leichteren Anteilen wässriger Trüben mittels Zentrifugalkraftwirkung, bei dem die Trübe unter dem Einfluss eines zwischen einem Einlass und Auslass einer Zyklonabscheidungskammer herrschenden Druckgefälles zu einer kreisenden Bewegung in der Abscheidungskammer veranlasst wird, so dass sich die leichteren von den schwereren Anteilen der Trübe trennen, und die schweren und leichteren Anteile getrennt aus der Abscheidungskammer abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckgefälle durch eine Druckerhöhungsstufe im wesentlichen unmittelbar vor dem Einlass der Trübe in die Abscheidungskammer aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trübe zur Druckerhöhung von einem radial innenliegenden zu einem radialen aussenliegenden Bereich aufstromseitig des Einlasses in die Abscheidungskammer beschleunigt, an oder nahe beim radial aussenliegenden Bereich abgebremst und zu einer Strömung in Richtung auf den Einlass umgelenkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trübe im wesentlichen tangential in die Abscheidungskammer eingeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass in die in der Abscheidungskammer befindliche Trübe zusätzliche Drehenergie eingebracht wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidung der Trübe in Gegenwart von Gasblasen vorgenommen wird. - 19 -

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit Mikrogasblasen durchsetzte Flüssigkeit in die Abscheidungskammer zur Vermischung mit der Trübe eingeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trübe druckbegast, unter Bildung von Mikrogasblasen entspannt und im begasten Zustand in die Abscheidungskammer eingeführt wird.

8. Zentrifugalabscheidevorrichtung zum Abscheiden der schwereren von den leichteren Anteilen wässriger Trüben mittels Zentrifugalkraftwirkung, mit einer Abscheidungskammer

(4.104.204.304) und einer Einrichtung zur Erzeugung eines Druckgefälles zwischen einem Ein- und Auslass der Abscheidungskammer, so dass die Trübe in der Abscheidungskammer zu einer kreisenden Bewegung veranlasst wird, einer Einrichtung (5,105,255,305) zur Abführung der leichteren Anteile, und einer Einrichtung (3,103,253,380) zur Abführung der schwereren Anteile der Trübe aus der Abscheidungskammer, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines Druckgefälles eine um eine Drehachse

(5.105.254.305) drehbar angetriebene Transport¬ rotoreinrichtung (20,120,220,320) in einem Aufsatzgehause

(6.106.206.306) der Abscheidevorrichtung angeordnet ist, welche Transportrotoreinrichtung mit einer unmittelbar aufstromseitig des Einlasses der Abscheidungskammer vorgesehenen Statoreinrichtung (22,122,222,322) zusammenwirkt und eine radiale Abmessung (D) hat, die grosser als die radiale Abmessung (d) der Abscheidungskammer ist, um die Trübe im wesentlichen unmittelbar vor Einführung in die Abscheidungskammer unter einen Überdruck zu setzen.

9. Zentrifugalabscheidevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abscheidungskammer (4,204) eine Zyklonrotoreinrichtung (10,210) zum Einbringen von zusätzlicher Drehenergie in die Trübe angeordnet ist, welche von der gleichen Drehachse (5,254) wie die Transportrotoreinrichtung (20,220) angetrieben ist.

10. Zentrifugalabscheidevorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der radialen Abmessung (D) der Transportrotoreinrichtung (20,120,220,320) zur radialen Abmessung (d) der Abscheidungskammer (4,104,204,304) zwischen etwa 1,25 : 1 und 1,75 : 1 liegt.

11. Zentrifugalabscheidevorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (256-261,359) zum Einbringen von Gasblasen in die Abscheidungskammer (204,304) .

12. Zentrifugalabscheidevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (256-261,359) zum Einbringen von Gasblasen einen Begasungsbehälter (260) zum Einbringen eines Gases in eine Flüssigkeit und eine mit dem Begasungsbehälter in Fluidverbindung stehende Entspannungsvorrichtung (259,359) zur Erzeugung von Mikrogasblasen in der begasten Flüssigkeit umfasst.

13. Zentrifugalabscheidevorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch eine im Aufsatzgehause (306) mit axialem Abstand zur Transportrotoreinrichtung (320) angeordnete Schaumzerstörungseinrichtung (370) mit drehbar angetriebenen Rotorflügeln (371) zur Abscheidung mittels Zentrifugalkraftwirkung von an den Gasblasen haftenden Fremdstoffen in einem aus der Abscheidungskammer (304) abgeführten schaumigen Gasblasen-Fremdstoffgemisch.

14. Zentrifugalabscheidevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorflügel (371) der Schaumzerstörungseinrichtung (370) und die der Transportrotoreinrichtung (320) von der gleichen Drehachse (305) angetrieben sind.