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Vorrichtung zur Abscheidung schwerer Feststoffe aus einem Flüssigkeitsstrom
schwankender Größe Die Erfindung bezieht sich auf die Abscheidung schwerer Stoffe
aus einem Flüssigkeitsstrom schwankender Größe, z. B. bei der Naßaufbereitung von
Erzen, oder auch zur Abscheidung von Sand aus einem Abwasserstrom schwankender Größe.
Eine Abscheidung der schwersten Bestandteile eines Schlammgemisches in einem Flüssigkeitsstrom
kann entweder im annähernd horizontalen Fließen durch Verringerung der Fließgeschwindigkeit
und damit der Schleppkraft des Flüssigkeitsstromes geschehen oder im aufrechten
Fließen des Flüssigkeitsstromes durch Verringerung der aufrechten Fließgeschwindigkeit.
Beide Arten der Abtrennuug sind in der Technik bekannt. Beide haben den Nachfeil,
daß bei stark schwankennen Flüssigkeitsmengen kein zuverlässiges Arbeiten mit ihnen
möglich ist, da es schwierig ist, bei schwankenden Flüssigkeitsmengen die Durchflußquerschnitte
genau entsprechend der jeweiligen Flüssigkeitsmenge veränderlich zu gestalten. Bei
Scheideapparaten mit aufrechtem Flüssigkeitsstrom hat man schon den Durchflußquerschnitt
in mehrere Zonen eingeteilt, die vermittels verschieden hoher Überfälle nacheinander
in Betrieb kommen. Es läßt sich bei ihnen aber nicht vermeiden, daß mit steigender
Flüssigkeitsmenge beim Anspringen einer neuen Zone in dieser Zone zunächst eine
zu geringe Aufstieggeschwindigkeit herrscht, so daß aus ihr außer den abzuscheidenden
Stoffen auch leichtere Stoffe mit zu Boden sinken, was aber vermieden werden muß.
Das Wesen der neuen Erfindung besteht nun darin, daß bei den Abscheideapparaten
mit aufrechtem Fließen der Zuleitungskanal bis dicht an die Oberfläche der abzulagernden
Feststoffe herangeführt ist. Dadurch wird erreicht, daß sich in dem Stapelrauin
für die abgeschiedenen schweren Feststoffe keine unerwünschten leichteren Stoffe
und insbesondere kein leichter organischer Schlamm ablagern kann.
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Diese Stoffe werden, falls sie aus den senkrecht durchflossenen Zonen
mit in diesen Stapelraum absinken sollten, sofort bei ihrer Ankunft auf der Sohle
von dem über die Oberfläche der abgelagerten Stoffe hinwegstreichenden Flüssigkeitsstrom
erfaßt und wieder nach oben abgeführt.
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Das Wesen der Erfindung wird beispielsweise in den Zeichnungen I
bis 4 dargestellt, von denen I bis 3 einen senkrechten Längenschnitt in der Fließrichtung
des Flüssigkeitsstromes durch die Abscheider verschiedener Größen darstellt, während
die Abb. 4 einen senkrechten Schnitt quer zur Fließrichtung des Flüssigkeitsstromes
durch eine Variante des Auswaschapparates nach Abb. 3 zeigt.
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Abb. 1 ist die bevorzugte Ausführungsform für kleinere Flüssigkeitsmengen.
Der Flüssigkeitsstrom tritt aus der Rinne I in den Scheideapparat ein und verläßt
ihn zur
Rinne 2. Durch die seitwärts angeordnete Falleitung 3 wird
der Strom geschlossen zur Tiefe des Scheideapparates heruntergeführt, so daß er
etwa in der Höhe der Oberflächeder abgelagerten Stoffe in den Stapelraura' eintritt.
Da auch die Unterkante der Inner} wände zwischen den Einzelzonen bis an obere Ende
des Stapelraumes hinunterreicht, wird die einströmende Flüssigkeit gezwungen, vom
Zulaufrohr bis zu den Einzelzonen etwa horizontal über die Oberfläche der abgelagerten
Stoffe zu fließen. Es bilden sich dann' in dem unteren Raum 4 des Scheiders Horizontalwirbel,
durch welche die leichten, an der Sohle abgesetzten Feststoffe aufgewirbelt und
mit nach oben in den senkrecht durchflossenen Teil des Scheiders genommen werden.
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Der obere Raum des Scheideapparates ist in diesem Beispiel in zwei
konzentrisch umeinander liegende Räume 5 und 6 aufgeteilt.
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Aus dem ringförmigen Raum 5 fließt der Fliissigkeitsstrom über die
kreisförmige t2berfallkante 7 in die Rinne 8, die zur Ableitungsrinne 2 führt. Die
Größe des ringförmigen Querschnittes 5 ist so bemessen, daß bei der zu berücksichtigenden
kleinsten in I ankommenden Flüssigkeitsmenge die senkrechte Aufstiegsgeschwindigkeit
in der Zone 5 gerade den Wert annimmt, der zur beabsichtigten Trennung der verschiedenen
Feststoffe nötig ist. Wird die zu behandelnde Flüssigkeitsmenge dann größer,. so
tritt die Überfallkante der Trennwand zwischen 5 und 6 in Tätigkeit, d. h. die hinzukommende
Flüssigkeitsmenge steigt in der Zone 6 auf.
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Der Onerschnitt dieser Zone ist so bemessen, daß beim Zufluß der größten
Flüssigkeitsmenge auch in dieser Zone gerade die zur Abscheidung der zurückzuhaltenden
Feststoffe erforderliche Aufstiegsgeschwindigkeit herrscht. Für alle Zwischenwerte
des Flüssigkeitsstromes herrscht in der Zone 6 daher eine zu kleine Aufstiegsgeschwindigkeit,
d. b. es scheiden sich auch leichtere Feststoffe aus, deren Zurückhaltung nicht
beabsichtigt ist. Dieses ist bei der vorliegenden Kombination aber unbedenklich,
da diese Stoffe sofort bei ihrer Ablagerung von dem richtig geleiteten Horizontalwirbel
wieder aufgewirbelt und schließlich in die Außenzone 5 geführt werden, in welcher
stets die für die richtige Scheidung erforderliche Aufstiegsgeschwindigkeit herrscht.
Die so ständig rein gewaschenen Feststoffe, die sich an der Sohle des Scheideapparates
endgültig ablagern, werden von Zeit zu Zeit oder auch ständig durch beliebige bekannte
Vorrichtungen, wie z. B. durch den Luftheber I0, herausbefördert.
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Bei größeren Flüssigkeitsmengen ist diese einfache Anordnung des
Beispiels nach Abb. I nicht mehr brauchbar. Man muß eine weitergehende Aufteilung
der senkrechten Aufstlegsraume durchführen, weil sonst infolge möglicher Wirbelbildung
in zu großen Räujuen kein gleichmäßiges senkrechtes Fließen ! niëhr eintritt. Aber
auch in dem unteren 'Raum 4 des Scheiders läßt sich bei größeren Ausführungen die
notwendige klare Führung des Horizontalwirbels bei den schwankenden Flüssigkeitsmengen
nicht mehr erreichen. Für diese Verhältnisse stellt die Anordnung der Abb. 2 die
bevorzugte Ausführungsform dar.
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Durch mehrere konzentrisch angeordnete Ringe ist der senkrecht durchflossene
Scheideraum in vier ringförmige Abteilungen 5, II, 12 und I3 unterteilt, die mit
wachsender Flüssigkeitsmenge wegen ihrer verschieden hohen Überfälle nacheinander
in Betrieb kommen. Die Aufteilung der Ringquerschnitte und die Überfallhöhen sind
so bemessen, daß in der Zone 5 stets die für die Auswaschung richtige Aufstiegsgeschwindigkeit
herrscht.
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Das Fallrohr 3 ist in diesem Beispiel in der Mittelachse des Bauwerks
angeordnet. Der Sammelraum 4 für die abzuscheidenden Feststoffe ist so dicht unter
dem unteren Ende dieses Fallrohres angeordnet, daß der von dem Fallrohr aus zur
äußersten Ringzone 5 horizontal umgelenkte Flüssigkeitsstrom die bei der Fig. I
beschriebene horizontale Auswaschwirkung auf der Oberfläche der Ablagerung ausübt.
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Außer dieser Auswaschwirkung an der Oberfläche ist in dem Anwendungsbeispiel
dieser Abb. 2 aber noch ein zweites Kennzeichen der Erfindung zur Anwendung gekommen.
Es wurde schon gesagt, daß der Teil des Flüssigkeitsstromes, der in der äußersten
Ringzone 5 aufsteigt, stets die für die richtige Auswaschung erforderliche senkrechte
Geschwindigkeit hat, während in den übrigen Zonen zeitweise eine zu geringe Geschwindigkeit
sich einstellen wird. Durch die Anordnung der Abb. 2 ist nun dafür gesorgt, daß
die aus den Innenzonen mitabgeschiedenen zu leichten Feststoffe gar nicht erst in
den Sammelraum 4 zur Auswaschung durch den Horizontalstrom gelangen können.
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Sie fallen vielmehr in den Teil des Flüssigkeitsstromes hinein, der
in die äußere Ringzone gelangt. Dadurch, daß die Unterkanten 14, 15 und I6 der Trennwände
zwischen den Einzelzonen bis nahe an die konische Sohle I7 herangeführt sind, herrscht
in dem an der Sohle 17 aufwärts fließenden Flüssigkeitsstrom stets eine solche Geschwindigkeit,
daß die leichteren Feststoffe bis zur eigentlichen Trennzone 5 mit hochgenommen
werden.
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Aus dem Sammelraum 4 werden die ausgeschiedenen Feststoffe dann wieder
in bekannter Weise ausgeräumt.
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Für sehr große Flüssigkeitsmengen reicht aber auch die Anordnung
nach Fig. 2 nicht aus, die äußere Auswaschzone 5 würde dann einen solch großen Durchmesser
erhalten, daß die gleichmäßige Abnahme der Flüssige keit an dem sehr langen Überfall
nicht mehr' gelingt oder zutn mindesten ein sehr großes Gefälle verlangt. Für solch
große Wassermengen empfiehlt es sich, die eigentliche Auswaschzone als selbständigen
Raum neben die übrigen Zonen zu legen, wie dies in dem Ausführungsbeispiel der Fig.
3 dargestellt ist. In ihr stellt 18 die Auswaschzone mit dem unmittelbar darunterliegenden
Sammelraum 19 für die ausgeschiedenen Feststoffe dar. Beim kleinsten Flüssigkeitszulauf
fließt die ganze in der Rinne I ankommende Flüssigkeitsmenge durch das Führungsstück
g unten in den Scheider I8 ein, wäscht die Oberfläche der in 19 abgelagerten Feststoffe
aus und steigt mit der vorgeschriebenen Geschwindigkeit im Raum I8 zum Überfallwehr
20 auf. Zwischen der Zuflußrinne I und dem Wasdapparat i8 ist der Raum 21 eingeschaltet,
der so bemessen ist, daß auch bei der größten Zuflußmenge die abzuscheidenden Feststoffe
in ihm zu Boden sinken.
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Meistens werden auch leichtere Stoffe mit absinken, die dann ähnlich
wie bei der Anordnung nach Abb. 2 stets in den Teil des Flüssigkeitsstromes fallen,
der durch das Mundstücks in den Auswaschapparat 18 fließt. Die Flüssigkeitsmengen,
-die nicht in den Raum I8 gelangen, fallen über die zweckmäßig in verschiedener
Höhe angeordneten Uberfälle 22 und fließen in Rinnen 23 seitwärts um die Zone I8
herum zur Ablaufrinne 2.
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Für die Einhaltung einer stets gleichbleibenden Aufstiegsgeschwindigkeit
in der Zone IS können die verschiedensten, an sich bekannten technischen Hilfsmittel
benutzt werden. So kann z. B. durch die als Beispiel in Abb. 3 dargestellte Anordnung
eines beweglichen Überfallrohres in der Auswaschzone 18 auch bei schwankender Wasserführung
in der Zulaufrinne I und der Ablaufrinne 2 der selbsttätige Durchfluß einer stets
gleichbleibenden Menge sichergestellt werden. Es eignet sich hierzu aber selbstverständlich
auch jedes geeignete sonstige technische Hilfsmittel, wie z. B. die Einschaltung
einer beliebigen Förderpumpe für den durch den Raum I8 zu führenden Flüssigkeitsstrom.
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PATENTANSPRÜCE: I. Vorrichtung zur Abscheidung schwerer Stoffe aus
einem Flüssigkeitsstrom schwankender Größe mit mehreren ganz oder zum Teil senkrecht
durchflossenen Abscheidezonen, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuleitungskanal 3
bis dicht an die Oberfläche der abgelagerten Feststoffe herangeführt ist.