DE19743653C2 - Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von Sand - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zum Reinigen von Sand sieht vor, daß Sand und Reinigungswasser in einem Reinigungstank gefüllt werden, wobei der Sand mittels einem aus dem Sand und dem Reinigungswasser hervorstehenden, rotierenden Schraubenförderer derart fluidisiert wird, daß sich der Sand als fluidisierter Sand auf dem hervorstehenden Abschnitt des Schraubenförderers nach oben bewegt. Eines zur Durchführung des Verfahrens geeignete Sandwaschvorrichtung besitzt einen Rührtank, in welchem der Schraubenförderer aufrecht steht. Der auf dem Schraubenförderer hinaufbewegte, fluidisierte Sand tritt durch eine obere Öffnung des Rührtanks aus.

Description

Die Erfindung betrifft eine Waschvorrichtung, deren Verwendung und ein Verfah­ ren zum Waschen verschmutzten Sandes, der von einem Filtermedium in einer Filterwanne oder vom Boden eines Abwasserbeckens oder eines Sedimentierbec­ kens abgekratzt wird, um Unrat darauf oder Materialien, die die Oberfläche des Sandes bedecken, zu entfernen.

Stand der Technik

Filtersand, der in einer Wasserreinigungsanlage verwendet wird, wird vom Grund eines Flußes oder einer Flußmündung gesammelt, aber die Menge dieser Ressource ist begrenzt, so daß schon einmal verwendeter Sand nach einem Reinigen oder einem ähnlichen Verarbeiten wieder verwendet wird. In Verbindung mit einer schnellen Verschmutzung des Resourcenwassers oder unter dem Einfluß von Verunreinigungen, die in ein Filterbecken fließen, wurden Phänomene beobachtet, wie das, daß der Korndurchmesser des Filtermaterials sich durch das Ablagern von Schlamm vergrößert hat oder daß Schlamm vom Filtermedium getrennt wur­ de. Wenn der Korndurchmesser des Filtermaterials größer wird, wie das oben be­ schrieben wurde, wird der Raum zwischen dem Filtermedium vermindert und die Filterleistung wird geringer. So wird es notwendig, periodisch das Filtermaterial aus dem Filterbecken zu nehmen und Unrat von der Oberfläche des Filtermedi­ ums durch eine Waschvorrichtung zu entfernen.

Konventionellerweise wurde beim Verfahren des Waschens des Filtermediums allgemein eine Waschvorrichtung, die Rührschaufeln hat, um verunreinigten Sand und Reinigungswasser zu mischen und die Mischung umzurühren, verwendet. Wenn jedoch eine große Menge verschmutzten Sandes stark umgerührt wird, werden die Sandkörner durch eine Kollision mit den Rührschaufeln oder durch Reibung zwischen dem Filtermedium selbst pulverisiert, und somit nimmt der Teil der nicht wiederverwendet werden kann, zu. Wenn weiterhin die Menge des Reinigungswassers gering ist, lagern sich die getrennten Verunreinigungen wieder auf den Sandkörnern ab, was es schwierig macht, eine hohe Leistung bei der Rei­ nigungsverarbeitung zu erzielen.

Als eine sogenannte Waschvorrichtung für Sand wurde in der JP 61-204048 A1 eine Vorrichtung vorgeschlagen, die eine Sandaufkratzeinrichtung innerhalb eines Reinigungstanks zum Umrühren und Waschen von Sand mittels einem drehenden Schraubenförderer besitzt. Diese Sandwaschvorrichtung ist eine Vorrichtung, die hauptsächlich für das Entfernen von Salz, das sich auf der Oberfläche von Meer­ sand abgesetzt hat, verwendet wird, und die Konstruktion hat, bei der der Schrau­ benförderer Sandaufkratzschaufeln in seinem unteren Abschnitt und Umrühr­ schaufeln in seinem oberen Abschnitt aufweist.

Bei diesem Typ einer oben beschriebenen Sandwaschvorrichtung wird Sand, der in den Reinigungstank gebracht wurde, durch die Wirkung der Sandaufkratz­ schaufeln in den Umrührschaufelbereich angehoben, wo der Sand mit hier ein­ strömendem Reinigungswasser gemischt wird, wobei der Sand im Reinigungs­ wasser umgerührt, verdünnt gewaschen und durch die Drehung der Sandaufkratz­ schaufeln weiter nach oben gehoben wird, wobei dann der Sand homogenisiert und unter Krafteinwirkung der Sandaufkratzeinrichtung in den Reinigungstank zurückgefördert wird. Durch diese Konstruktion ist es notwendig, Sand in den Reinigungstank bis mindestens zur Höhe der Umrührschaufeln einzufüllen. Wei­ terhin wird das Reinigungswasser in einem Abschnitt zugeführt, wo sich die Um­ rührschaufeln drehen, und es wird nach der Reinigung Salzwasser von einem Wasserabsaugrohr in den oberen Abschnitt des Reinigungstankes überlaufen ge­ lassen, so daß der Reinigungstank immer mit Reinigungswasser gefüllt werden muß.

Wie oben beschrieben wurde, hat im allgemeinen der konventionelle Typ einer Sandwaschvorrichtung die Konfiguration, in welcher Meeressand, der einen Tank füllt, geflutet und mit Reinigungswasser verrührt wird, um Salz, das auf der Ober­ fläche eines Sandkorns abgelagert ist, im Reinigungswasser zu lösen, um gerei­ nigten Sand zu erhalten.

Sogar wenn das Filtermedium unter Verwendung des konventionellen Typs der Sandwaschvorrichtung gewaschen wird, wie das oben beschrieben wurde, werden jedoch Verunreinigungen, die auf der Körneroberfläche abgesetzt sind, und bei denen es sich nicht um Salz handelt, nicht im Reinigungswasser gelöst, so daß es unmöglich ist, einen hohen Reinigungseffekt zu erwarten. Ebenso wird, wenn die Zuführrate des Reinigungswassers gesenkt wird, um ein Aufschwemmen des zu reinigenden Sandes zu unterdrücken, eine große Menge verunreinigten Sandes durch die Rührschaufeln kräftig umgerührt, was teilweise eine Bruchpulverisie­ rung der Sandkörner bewirkt. Ebenso ist, da die Sandaufkratzschaufeln und die Rührschaufeln sich weiterhin im Sand drehen, die Reibung zwischen den Rühr­ schaufeln und dem Sand unvorteilhaft groß.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Sandwaschvorrich­ tung bereitzustellen, die wirksam Verunreinigungen, die im Sand verteilt sind, und die die Oberfläche von Sandkörnern bedecken, ohne eine Pulversisierung des eingeführten Sandes entfernen kann, und bei der der Verschleiß der Umrohrvor­ richtung gering gehalten wird.

Um die obigen Probleme zu lösen, umfaßt die Sandwaschvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Reinigungstank, um darin Sand und Reinigungs­ wasser zu speichern. Darin steht ein Umrührtank in aufrechter Stellung, der Öff­ nungen in oberen und unteren Kantenabschnitten aufweist. Ein Schraubenförderer dreht sich in diesem Umrührtank, wobei der Schraubenförderer von einer oberen Oberfläche einer Schicht aus Sand, die im Umrührtank abgesetzt ist, als auch von einer oberen Oberfläche des Reinigungswassers vorsteht. Der Schraubenförderer besitzt in seinem oberen Bereich einen Aufwärtsflußabschnitt für fluidisierten Sand für das Fließen des fluidisierten, zu waschenden Sandes zum oberen Öff­ nungsabschnitt des Umrührtanks.

Die Mengen des Sandes und des Reinigungswassers, die in den Reinigungstank eingeführt werden sollen, werden so eingestellt, daß eine obere Hälfte des Schraubenförderers aus dem Sand und dem Wasser innerhalb eines Rührtanks vorsteht. Wenn der Schraubenförderer gedreht wird, werden der Sand und das Reinigungswasser allmählich von dem unteren Öffnungsabschnitt des Rührtankes nach oben entlang dr Spiralschaufel befördert. Dann wird durch Einstellen der Drehzahl des Schraubenförderers auf einen hohen Wert, so daß der Sand und das Wasser, die im Tank gespeichert sind, zu einer oberen Kante der Schaufel gelan­ gen können, die Fluidisierung des Sandes verwirklicht, und in diesem Zustand kollidieren die Sandkörner miteinander und reiben sich im aufwärtsfließenden Wasser aneinander. Es ist notwendig, die Drehgeschwindigkeit so einzustellen, daß der fluidisierte Sand vom Rührtank in den Reinigungstank abgeführt wird.

Im Reinigungstank abgesetzter Sand und Reinigungswasser werden nach oben gefördert, wobei die Fördermenge durch den Schraubenförderer begrenzt wird, so daß ihre freie Bewegung unterdrückt wird, wohingegen im Aufwärtsflußabschnitt des fluidisierten Sandes oberhalb der Sand- und Reinigungswasseroberfläche kei­ ne Einschränkung durch den Schraubenförderer besteht, so daß das Reinigungs­ wasser in einer aktiven Bewegung weiter nach oben fließt. Der fluidisierte Sand bildet einen diskontinuierlichen Wirbelstrom und erzeugt eine Reibung zwischen den Sandkörnern, wodurch die Waschwirkung erzielt wird.

Die Menge des Wassers, die von einer Lücke zwischen einem äußeren Kantenab­ schnitt des Schraubenförderers und einer inneren Wand des Rührtanks herabfließt, ist größer als die des Sandes, so daß die Dichte des Sandes größer wird, wenn er zu einem höheren Abschnitt der Schraube gelangt, verglichen mit der Dichte, wenn er auf dem Grund des Rührtankes abgesetzt ist. Die Wahrscheinlichkeit, sich aneinander zu reiben, wird für Sandteilchen im fluidisierten Sand auf dem Förderer, der von einer Schicht des abgelagerten Sandes vorsteht, größer als die von Sand, der zusammen mit Wasser im Ablagerungsabschnitt umgerührt wird. Aus diesem Grund wird eine wirksame Waschwirkung durch das Reiben zwi­ schen den Sandkörnern erreicht, und Verunreinigungen, die auf der Oberfläche der Sandkörner abgesetzt sind, oder diese bedecken, können wirksam entfernt werden.

Wenn der fluidisierte Sand auf einer geneigten Oberfläche des Schraubenförderers nach oben fließt, reiben die Sandkörner, die im wesentlichen dieselbe Härte ha­ ben, durch einen hier erzeugten Wirbelstrom aneinander, aber die Sandkörner kollidieren selten mit einem Teil, das eine größere Härte aufweist, so daß auf die Sandkörner keine übertriebene Kraft ausgeübt wird und keine Möglichkeit be­ steht, daß die Sandkörner pulverisiert werden. Auch wenn die Sandkörner durch die Zentrifugalkraft gegen die innere Wand stoßen, so bewegen sich die Sandkör­ ner zusammen mit Wasser, so daß die Energie, die durch eine Kollision erzeugt wird, ziemlich klein ist, und die Wahrscheinlichkeit für die Sandkörner, daß sie pulverisiert werden können, extrem niedrig ist. Weiterhin werden, da immer Was­ ser zwischen sich aneinanderreibenden Sandkörnern vorhanden ist, getrennte Ver­ unreinigungen im Reinigungswasser gelöst, und eine erneute Ablagerung tritt durch das Reiben niemals auf. Aus diesem Grund wird die Sandreinigungswir­ kung besser. Im Aufwärtsflußabschnitt des fluidisierten Sandes berühren Sand­ körner nur eine obere Oberfläche der Rührschaufel, so daß nur eine leichte Abnut­ zung des Rührteils erfolgt.

Es sollte angemerkt werden, daß ein Zwischenraum zwischen dem äußeren Kan­ tenabschnitt des Schraubenförderers und der inneren Wand des Rührtankes vor­ zugsweise mindestens das Dreifache oder mehr eines Korndurchmessers des San­ des betragen sollte, um zu verhindern, daß die Sandkörner pulverisiert werden. Der fluidisierte Sand, der zur oberen Kantenöffnung des Rührtankes geflossen ist, wird nach und nach in den Reinigungstank gesandt und wird dann durch die unte­ re Kantenöffnung in den Rührtank zurückgeführt. Es wird auch im Reinigungs­ tank ein Wirbelstrom erzeugt, und die Waschwirkung durch das Reiben zwischen den Sandkörnern wird auch in diesem Tank erzeugt. Auch im Aufwärtsflußabschnitt des fluidisierten Sandes fließt ein Teil des Sandes, der vom äußeren Kan­ tenabschnitt des Schraubenförderers herabfällt, wieder nach oben, so daß der Waschschritt durch das Reiben länger wird, was die Waschwirkung verbessert.

Die Sandwaschvorrichtung nach Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl flügelförmiger Rührschaufeln im wesentlichen parallel zur Schrauben­ fördereroberfläche im Aufwärtsflußabschnitt des Sandes vorgesehen sind. Die Rührschaufel hat eine Form wie ein Flügel und bildet eine im wesentlichen bo­ genförmige gekrümmte Oberfläche, wobei eine Vielzahl von Rührschaufeln in Rotationsrichtung des Schraubenförderers vorgesehen sind. Der fluidisierte Sand, der entlang der gekrümmten Oberfläche der Rührschaufel fließt, erzeugt einen Flüssigkeitsfluß und erzeugt dann einen Wirbelstrom. Dieser Wirbelstrom bewirkt eine weitere Förderung des Wirbelstromes, der durch den Hinaufschiebeeffekt des Schraubenförderers erzeugt wird, so daß die Bewegung der Sandkörner, die sich aneinander reiben, weiter gefördert wird, so daß die Waschwirkung verbessert wird.

Die Spitze jeder Rührschaufel hat eine scharfe oder eine leicht gerundete Form, um zu verhindern, daß die ganzen Körner zerstoßen werden. Unter Berücksichti­ gung der Wahrscheinlichkeit der Pulverisierung von Sandkörnern oder der Bela­ stung der Rührschaufel, ist der Installationswinkel jeder Schaufel im wesentlichen parallel zu einer Oberfläche des Schraubenförderers ausgestaltet. Vorzugsweise wird die Rührschaufel an einem Stützbalken fixiert, der sich auf der Oberfläche des Schraubenförderers erhebt. Die fluidisierten Sandkörner orientieren sich nach außen entlang der äußeren Peripherie, weshalb es vorteilhaft ist, wenn die Rühr­ schaufeln in diesem Abschnitt vorgesehen sind. Um eine Pulversisierung der Sandkörner zu verhindern, ist eine runde Stange als Stützbalken wünschenswert, aber es kann alternativ eine Vielzahl von vertikalen flügelförmigen Schaufeln in Rotationsrichtung des Schraubenförderers vorgesehen werden.

Im Aufwärtsflußabschnitt des fluidisierten Sandes berühren die Sandkörner haupt­ sächlich eine obere Oberfläche der Spiralschaufel und der flügelförmigen Rührschaufeln und die Sandkörner fließen entlang diesen Abschnitten, so daß das Rührteil nur wenig abgenutzt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Sandwaschvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht einer Sandwaschvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht, die einen oberen Abschnitt des Umrühr­ tankes zeigt;

Fig. 4 zeigt eine Vorderansicht der Umrührschaufeln; und

Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V in Fig. 4, die die Umrührschaufeln zeigt.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen

Als nächstes erfolgt eine detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die angefügten Zeichnungen. Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Sandwaschvorrich­ tung. Die Sandwaschvorrichtung 1 umfaßt einen Reinigungstank 2, einen Rühr­ tank 3, einen Schraubenförderer 4 und eine Antriebseinheit 5, und es werden pas­ sende Mengen verschmutzten Sandes 6 und Reinigungswassers 7 bei der Benut­ zung in den Tank gebracht. Der Reinigungstank 2 hat eine Sandeinlaßöffnung 2a in seinem oberen Abschnitt und eine Sandauslaßöffnung 2b in seinem unteren Abschnitt, wobei die Bodenoberfläche geneigt ausgebildet ist, so daß der abge­ setzte verschmutzte Sand 6 allmählich in den Rührtank 3 eingeführt wird.

Der Rührtank 3 ist ein zylindrischer Körper, der in aufrechter Stellung an einer zentralen Position des Reinigungstankes 2 vorgesehen ist. Er hat eine obere Kan­ tenöffnung 3a und eine untere Kantenöffnung 3b, und eine Drehwelle 4a des Schraubenförderers 4 ist durch seinen zentralen Teil geschoben. Eine Spiralschau­ fel 4b, die an der Drehwelle 4a befestigt ist, hat eine passende Lücke gegenüber der inneren Oberfläche 3c des Rührtankes 3 und befördert wirksam verschmutzten Sand 6 nach oben zur oberen Kantenöffnung 3a. Wenn die Lücke zu groß ist, wird die Menge des Sandes, die während des nach oben Fließens herunterfällt, größer, und wenn die Lücke zu klein ist, so kann dies eine Verstopfung der Lücke mit Sandkörnern, eine Pulverisierung der Sandkörner oder eine Abnutzung der Schau­ fel 4b bewirken, so daß die Lücke mindestens das Dreifache des Korndurchmes­ sers der Sandkörner betragen muß. Um von Zeit zu Zeit eine Einstellung der Lüc­ ke auf einen Korndurchmesser des verschmutzten Sandes, bei dem es sich um den zu waschenden Sand handelt, zu ermöglichen, sollte der Schraubenförderer 4 oder Rührtank 3 vorzugsweise austauschbar sein.

Eine Druckkammer 4c ist unter einer Bodenoberfläche 3d des Umrührtanks 3 und einem Kontaktabschnitt der Drehwelle 4a vorgesehen. Ein Hydraulikdruck oder ein Luftdruck wird über eine hier nicht gezeigte Düse in die Druckkammer 4c eingeführt, um zu verhindern, daß das Reinigungswasser 7 und der verschmutzte Sand 6 auslaufen.

Der Schraubenförderer 4 hat einen Abschnitt, der von einer Schicht des ver­ schmutzten Sandes 6, der im Rührtank 3 abgesetzt ist, als auch von einer oberen Oberfläche des Reinigungswassers 7 vorsteht. Die Gesamtmenge des ver­ schmutzten Sandes 6 und des Reinigungswassers 7, die in den Rührtank 3 einge­ führt werden, sollte nämlich so eingestellt werden, daß dieser vorstehende Ab­ schnitt vorgesehen wird. Ein Gewichtsverhältnis des verschmutzten Sandes ge­ genüber dem Reinigungswasser 7 sollte auf einen höheren Wert gesetzt werden, um einen höheren Reinigungseffekt zu gewährleisten.

Die Drehzahl des Schraubenförderers 4 sollte auf einen höheren Wert gesetzt werden, so daß das Reinigungswasser 7 zu einer oberen Kante der Schaufel 4b fließen kann. Wenn die Antriebseinheit 5 ihren Betrieb startet, bewegen sich der verunreinigte Sand 6 und das Reinigungswasser 7, die aufeinanderfolgend von der unteren Kantenöffnung 3b des Umrührtankes 3 geliefert werden, nach oben entlang der Oberfläche der Schaufel 4b und erreichen den vorstehenden Abschnitt. Wenn das Reinigungswasser 7 in diesem Moment immer noch eine Aufwärtsbewegung hat, so wird der kontaminierte Sand 6 aufgeschwemmt, wodurch die Fluidisierung des Sandes verwirklicht wird. Im Aufwärtsflußabschnitt 4d des fluidisierten San­ des, wo der fluidisierte zu waschende Sand nach oben zur oberen Kantenöffnung 3a bewegt wird, erzeugt der fluidisierte Sand einen diskontinuierlichen wirbeln­ den Strom, und die Sandkörner reiben aneinander im sich aufwärtsbewegenden Wasserstrom, so daß Verunreinigungen, die sich auf der Oberfläche jedes Sand­ kornes abgesetzt haben und dieses bedecken, wirksam entfernt werden können.

Obwohl es notwendig ist, das Reinigungswasser 7 mindestens bis zu einem Pegel einzuführen, der eine Verwirklichung der Fluidisierung des Sandes im vorstehen­ den Abschnitt gestattet, sollte beachtet werden, daß, wenn die Menge des einge­ führten Reinigungswassers 7 zu groß ist, die Häufigkeit mit der sich die Sandkör­ ner aneinander reiben, kleiner wird, so daß die Wirksamkeit der Entfernung der Verunreinigungen sinkt. Wenn der vorstehende Abschnitt klein ist, so wird die Waschleistung ebenfalls kleiner, und im Gegensatz dazu wird, wenn der vorste­ hende Abschnitt zu groß ist, die absolute Menge des zu waschenden Sandes klei­ ner, was die Waschleistung erniedrigt. Aus diesem Grund muß die einzuführende Gesamtmenge und das Verhältnis zwischen verschmutztem Sand 6 und Reini­ gungswasser 7 unter Berücksichtigung aller oben beschriebenen Faktoren be­ stimmt werden.

Als nächstes wird eine Sandwaschvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 5 beschrieben. Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht der Sandwaschvor­ richtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines oberen Abschnitts des Rührtanks. Fig. 4 zeigt eine Vorderansicht der Rührschaufeln. Fig. 5 zeigt eine Querschnittsan­ sicht der Sandwaschvorrichtung entlang der Linie V-V in Fig. 4. Es sollte ange­ merkt werden, daß die gleichen Bezugszahlen Teilen zugewiesen sind, wie die, die in Fig. 1 gezeigt sind, und es wird auf eine Beschreibung derselben verzich­ tet.

In Fig. 2 ist eine Rührschaufel 8 an der Schaufel 4b des Schraubenförderers 4 befestigt, der von einer oberen Oberfläche des abgesetzten verschmutzten Sandes 6 als auch von einer oberen Oberfläche des Reinigungswassers 7 vorsteht. Die Rührschaufeln sind in symmetrischen Positionen um ein Zentrum im äußeren pe­ ripheren Abschnitt angeordnet, wobei der Flügel 8a eine im wesentlichen geboge­ ne Oberfläche hat, die im wesentlichen parallel zur Schaufel 4b in Rotationsrich­ tung des Schraubenförderers 4 angeordnet ist. In dieser Ausführungsform ist die Rührschaufel 8 am Stützbalken 8b befestigt, der zwischen den Schaufeln 4b vorgesehen ist. Aber die Rührschaufel 8 kann auch an einem Stützbalken befestigt sein, der in radialer Richtung von der Drehwelle 4a vorsteht. Weiterhin ist, ob­ wohl der Stützbalken 8b eine vertikale Rührschaufel ist, der eine Form wie ein Flügel aufweist und der in der gleichen Richtung wie die Rührschaufel 8a ange­ ordnet ist, die Form des Stützbalkens nicht auf die oben beschriebene Form be­ schränkt, sondern es kann ein runder Stab für diesen Zweck verwendet werden.

Weiterhin erzeugt der fluidisierte Sand, der entlang einer gekrümmten Oberfläche der Rührschaufel 8a fließt, eine Trennung der Flüssigkeit, wie das in Fig. 4 ge­ zeigt ist, und erzeugt einen Wirbelstrom an der Rückseite. Dieser Wirbelstrom fördert weiter den Wirbelstrom, der aufgrund der nach oben schiebenden Wirkung durch den Schraubenförderer 4 erzeugt wird, so daß die Reibwirkung zwischen den Sandkörnern gefördert wird, was die Waschwirkung verbessert.

Der fluidisierte Sand, der zur oberen Kantenöffnung 3a des Rührtanks 3 bewegt wurde, wird nach und nach in den Reinigungstank 2 gefördert und wird aufgrund seines Eigengewichts durch die untere Kantenöffnung 3b rückgeführt in den Rührtank 3, und während er fällt, wird Luft in den Fluß des Reinigungswassers 7 eingebracht. Die Sandkörner bewegen sich durch die eingebrachte Luft und er­ zeugen einen unregelmäßigen wirbelnden Strom, so daß auch in diesem Abschnitt eine Reibungswirkung zwischen den Sandkörnern erzeugt wird.

Ausführungsformen

Als nächstes folgt eine Beschreibung für den Fall, bei dem verschmutzter Sand mittels der zuvor beschriebenen Sandwaschvorrichtung gewaschen wurde. Die beim Experiment verwendete Sandwaschvorrichtung, war diejenige, die in Fig. 1 gezeigt ist. Der verschmutzte Sand, der durch diese Vorrichtung gewaschen wur­ de, hatte die Trübung von 1150 Grad, einen wirksamen Durchmesser von 0,513 mm und einen Homogenitätskoeffizient von 1,532 und wurde in einen Kessel, der eine Kapazität von 430 Litern hat, zusammen mit einer spezifizierten Menge Reinigungswasser gebracht. Tabelle 1 zeigt eine Beziehung zwischen der Drehzahl des Schraubenförderers und der Reinigungstrübung. Es sollte angemerkt werden, daß die in Tabelle 1 gezeigte Reinigungstrübung 30 Minuten nach dem Rühren gemessen wurde und die Frequenz von 40 Hz ungefähr 90 Umdrehungen pro Mi­ nute entspricht.

Wie oben beschrieben wurde, wurde in jedem der Fälle, bei dem das Verhältnis von Wasser zu Sand geändert wurde, die Reinigungstrübung geringer, wenn die Frequenz erhöht wurde. Es wird auch eine Beziehung zwischen einer Frequenz in dieser Vorrichtung und einer Wasserpumphöhe oder einem Sandhochpumpab­ schnitt in Tabelle 2 gezeigt, und es scheint erwägenswert, den Sand und das Rei­ nigungswässer bis zu einem Volumen einzuführen, das ungefähr gleich ist der Hälfte oder Zweidrittel der gesamten Kapazität des Kessels (ungefähr 210 bis 280 Liter), und den Schraubenförderer sich mit einer Frequenz von ungefähr 60 Hz drehen zu lassen, um eine Wasserpumphöhe zu erreichen, die für das Waschen ausreicht (HO/3 bis HO/21; HO = Höhe des Kessels).

Dann wird in Tabelle 3 eine Beziehung zwischen einer Frequenz und der Reini­ gungstrübung in einem Fall gezeigt, in dem die gesamte Menge des Sandes und des Wassers größer ist und der Aufwärtsflußabschnitt des fluidisierten Sandes ex­ trem klein ist.

Wie oben beschrieben wurde, kann beim Umrühren, wenn der Aufwärtsflußab­ schnitt des fluidisierten Sandes die Größe HO/4 oder kleiner annimmt, die Reini­ gungstrübung nicht gesenkt werden, selbst wenn die Frequenz erhöht wird, wobei man kaum eine Trübung von unter 19 Grad erreicht. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, um die Reinigungstrübung dieser Meßprobe wirksam auf ungefähr 14 Grad oder niedriger zu senken, einen Gesamtwert des Sandes und des Reini­ gungswassers im umgerührten Zustand im Bereich von ungefähr 1/2 oder 2/3 der Gesamtkapazität des Kessels zu halten, und auch die Frequenz auf ungefähr 60 Hz einzustellen.

Durch die Verteilung der Körnigkeit der Sandkörner nach der Reinigung ändert sich die Körnung nicht, selbst wenn das Waschen mit einer hohen Geschwindig­ keit mit der Frequenz von 90 Hz erfolgt. Wie oben beschrieben wurde, verursacht die Vorrichtung, die verschmutzten Sand mit einem Schraubenförderer umrührt, zumindest keine Pulverisierung der Sandkörner.

Als nächstes erfolgt eine Beschreibung eines Beispiels, in welchem verschmutzter Sand unter Verwendung der in Fig. 2 dargestellten Sandwaschvorrichtung gewa­ schen wurde. Der verschmutzte Sand, der durch diese Vorrichtung gewaschen wurde, hat die Reinigungstrübung von 1150 Grad, eine Lösbarkeit in Salzsäure von 2,93%, einen wirksamen Korndurchmesser von 0,583 mm und einen Homo­ genitätskoeffizienten von 1,420. 200 kg verschmutzter Sand und 100 kg Reini­ gungswasser wurden in einen Kessel mit einer Kapazität von 420 Litern einge­ führt, und der verschmutzte Sand wurde mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 159 Umdrehungen pro Minute (70 Hz) während 30 Minuten gewaschen. Für einen Vergleich wurde das gleiche Experiment unter denselben Bedingungen mit einer Sandwaschvorrichtung konventionellen Typs und der Sandwaschvorrich­ tung, die in Fig. 1 gezeigt ist, die keine Rührschaufel hat, durchgeführt. Es wollte angemerkt werden, daß der konventionelle Typ der Sandwaschvorrichtung ein Typ war, in welchem verschmutzter Sand zusammen mit Wasser in einem Rührtank kräftig umgerührt wurde.

Wie in Tabelle 4 gezeigt ist, betrug die Reinigungstrübung nach dem Waschen mit der erfindungsgemäßen Sandwaschvorrichtung 4, 7, was ungefähr 1/13 dessen ist, wenn eine Waschung mit dem konventionellen Typ der Sandwaschvorrichtung durchgeführt wurde, und der Hälfte oder weniger als der Trübung entspricht, die erzielt wird, wenn die Sandwaschvorrichtung ohne Rührschaufeln verwendet wird. Auch die Lösbarkeit in Salzsäure betrug beim Waschen mit der erfindungs­ gemäßen Sandwaschvorrichtung die Hälfte dessen, was mit einem konventionel­ len Typ der Sandwaschvorrichtung erreicht werden konnte und ungefähr 1/1,5 dessen, was mit der Sandwaschvorrichtung ohne Rührschaufeln erreicht wird, was bedeutet, daß die Trennung des verschmutzten Sandes gesteigert wurde. Andererseits vermindert sich, wenn der konventionelle Typ der Sandwaschvorrichtung verwendet wird, der wirksame Korndurchmesser von 0,592 auf 0,570, während er Homogenitätskoeffizient von 1,419 auf 1,445 steigt, was bedeutet, daß die Sand­ körner pulverisiert wurden, und die Homogenität nach dem Waschen verloren ging. Demgegenüber ändert sich in den Fällen der erfindungsgemäßen Sand­ waschvorrichtung und der Sandwaschvorrichtung ohne Rührschaufeln sowohl der wirksame Durchmesser als auch der Homogenitätskoeffizient nicht wesentlich, was bedeutet, daß keine Pulverisierung aufgetreten ist.

Auswirkungen der Erfindung

Wie oben beschrieben wurde, besitzt die Sandwaschvorrichtung gemäß der vor­ liegenden Erfindung einen Aufwärtsfließabschnitt fluidisierten Sandes, der im Schraubenförderer bereitgestellt ist, so daß der fluidisierte Sand einen diskonti­ nuierlichen Wirbelstrom erzeugt, der eine Reibung zwischen Sandkörnern er­ zeugt, wodurch eine Reinigungswirkung erzielt wird. Aus diesem Grund können Verunreinigungen, die sich auf der Oberfläche eines Sandkorns abgelagert haben, oder diese Oberfläche bedecken, wirksam entfernt werden. Auch der fluidisierte Sand zeigt die Reibungswirkung zwischen den Sandkörnern, aber die Sandkörner kollidieren nur wenig mit Teilen, die eine höhere Härte aufweisen, so daß keine übermäßige Kraft, die eine Pulverisierung verursachen würde, auf die Sandkörner ausgeübt wird. Zusätzlich befindet sich immer Reinigungswasser zwischen den Sandkörnern, so daß Verunreinigungen, die von einer Oberfläche jedes der Sand­ körner getrennt werden, im Wasser gelöst werden und mit ihm wegfließen. Wei­ terhin kontaktiert nur eine obere Oberfläche der Schaufel im Aufwärtsfließab­ schnitt des fluidisierten Sandes den Sand, so daß die Rührvorrichtung nur einem geringen Verschleiß unterworfen ist.

In der Sandwaschvorrichtung nach Anspruch 3 sind zusätzlich flügelförmige Rührschaufeln im Aufwärtsflußabschnitt des fluidisierten Sandes bereitgestellt, so daß der fluidisierte Sand, der entlang einer gekrümmten Oberfläche der Rührschaufeln fließt, einen Wirbelstrom erzeugt, der weiterhin einen Wirbelstrom un­ terstützt, der durch die Wirkung des Nach-Oben-Schiebens des Sandes durch den Schraubenförderer erzeugt wird. Somit wird das Reiben zwischen den Sandkör­ nern zusätzlich gefördert, was den Reinigungseffekt weiter verbessert.

Die Rührschaufeln nach Anspruch 3 werden an einem Stützbalken befestigt und sind in einem äußeren peripheren Abschnitt des Förderers vorgesehen (Anspruch 4), so daß sie den fluidisierten Sand, der durch die Zentrifugalkraft nach außen gedrängt wird, wirksam umrühren können. Der Stützbalken nach Anspruch 5 ist eine vertikale Rührschaufel, die eine flügelartige Form hat (Anspruch 6), und kann die Wahrscheinlichkeit für die Erzeugung eines Wirbelstromes erhöhen.

Claims (13)

1. Sandwaschvorrichtung (1) umfassend einerseits einen Reini­ gungstank (2) zum Speichern von Sand (6) und Reinigungswasser (7) und andererseits einen Rührtank (3), der in aufrechter Position in dem Reini­ gungstank (2) vorgesehen ist und Öffnungen (3a, 3b) zum Aus- und Eintreten von Sand (6) und Reinigungswasser (7) in seinen oberen und unteren Abschnitten sowie einen Schraubenförderer (4) aufweist, welcher sich in dem Rührtank (3) um eine im wesentlichen vertikale Achse dreht, dadurch gekennzeichnet, daß der Schraubenförderer (4) in seinem oberen Bereich einen durch eine Oberfläche (4b) des Schraubenförderers (4) gebildeten Aufwärtsflußabschnitt (4d) aufweist, auf welchem sich der zu waschende Sand (6) hinauf zur oberen Öffnung (3a) des Rührtanks (3) bewegen kann.

2. Sandwaschvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen der Peripherie des Schraubenförderers (4) und der Wand des Rührtanks (3) mindestens dreimal so groß ist wie der Durchmesser der Körner des zu reinigenden Sandes (6).

3. Sandwaschvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schraubenförderer (4) eine Vielzahl relativ kleiner Rührschaufeln (8) besitzt, die im wesentlichen parallel zu der vergleichsweise großen Schraubenfördereroberfläche (4b) des Aufwärtsflußabschnittes (4d) vor­ gesehen sind.

4. Sandwaschvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Rührschau­ feln (8) ein flügelförmiges Profil besitzen.

5. Sandwaschvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Rührschaufeln (8) an Stützbalken (8b) befestigt sind, die in aufrechter Stellung auf einer Oberfläche (4b) des Schraubenförderers (4) und auf einem äußeren peripheren Abschnitt derselben angeordnet sind.

6. Sandwaschvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Stützbalken (8b) als vertikale Rührschaufeln mit flügelförmigem Profil ausgebildet sind, die in Rotationsrichtung des Schraubenförderers (4) angeordnet sind.

7. Sandwaschvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei Sand (6) und Reinigungswasser (7) im Reinigungstank (2) in Mengen enthalten sind, daß der Aufwärtsflußabschnitt (4d) von einer Oberfläche des abgesetzten Sandes (6) und von einer Oberfläche des Reinigungswassers (7) hervorsteht.

8. Sandwaschvorrichtung (1) nach Anspruch 7, wobei die Gesamt­ menge des Sandes (6) und des Reinigungswassers (7) im Ruhezustand der Sandwaschvorrichtung (1) etwa die Hälfte oder Zweidrittel der Ge­ samtkapazität von Reinigungs- und Rührtank (2, 3) ausmacht.

9. Sandwaschvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Drehzahl des Schraubenförderers (4) im Bereich zwischen 40 bis 90 1/s einstellbar ist.

10. Verfahren zum Reinigen von Sand (6), wobei der Sand (6) und Reinigungswasser (7) in einen Reinigungstank (2) gefüllt werden und der Sand (6) mittels einem aus dem Sand (6) und dem Reinigungswasser (7) hervorstehenden, rotierenden Schraubenförderer (4) derart fluidisiert wird, daß sich der Sand (6) als fluidisierter Sand auf dem hervorstehen­ den Abschnitt (4d) des Schraubenförderers (4) nach oben bewegt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Reinigungswasser (7) während des Reinigungsvorgangs nicht gewechselt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Gesamtmenge des Sandes (6) und des Reinigungswassers (7) auf etwa 1/2 oder 2/3 der maximal möglichen Gesamtkapazität eingestellt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Dreh­ zahl des Schraubenförderers (4) im Bereich zwischen 40 bis 90 Hz liegt.