DE1442470B2

DE1442470B2 - Vorrichtung zum Trennen oder Umrühren eines flüssigen, wenigstens aus zwei Phasen mit unterschiedlichem spezifischem Gewicht bestehenden Gemisches

Info

Publication number: DE1442470B2
Application number: DE1965R0039712
Authority: DE
Inventors: Adriaan'; MMatteman Joseph Leo; Oosterbeek Bottinga Härmen; Arnhem Spruyt (Niederlande)
Original assignee: Reactor Centrum Nederiand (Stichting), Den Haag (Niederlande)
Priority date: 1964-01-24
Filing date: 1965-01-22
Publication date: 1972-07-27
Also published as: US3485362A; NL7000615A; NL129251C; DE1442470A1; NL149092B; BE658721A; FR1428028A; GB1075620A; NL6400525A; SE327968B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Trennen oder Umrühren eines flüssigen, wenigstens aus zwei Phasen mit unterschiedlichem spezifischem Gewicht bestehenden Gemisches, z. B. einer Suspension. Sie geht von einer Vorrichtung aus, in der ein Zyklon eine tangentiale Einlaßverbindung an seinem größten Durchmesser und eine Überlauf-Auslaßöffnung für verhältnismäßig saubere Flüssigkeit, bestehend aus leicht trennbaren Komponenten, besitzt, wobei die letztgenannte öffnung auf der der Unterlauföffnung gegenüberliegenden Seite des Zyklons angeordnet ist, die Einlaß- und die Überlauf-Auslaßöffnung über einen Hilfskreis mit der Druck- und der Saugseite einer Pumpe in Verbindung stehen und eine Abzapfleitung für saubere Flüssigkeit mit dem Hilfskreis verbunden ist.

Bei dieser bekannten Vorrichtung dient der Hilfskreis dazu, der Pumpe, die den Zyklon mit der zu behandelnden Flüssigkeit speist,, saubere Flüssigkeit zuzuleiten, wenn die Gefahr besteht, daß ihr zu wenig zu behandelnde Flüssigkeit zugeführt wird. Die Unterlauf-Auslaßöffnung mündet in eine Entwässerungszentrifuge.

Die Erfindung macht es möglich, diese Vorrichtung nicht nur zum Herstellen von sauberer, partikelfreier Flüssigkeit aus einer Suspension zu verwenden, sondern auch zur Trennung von zwei Substanzen von unterschiedlichem spezifischem Gewicht, die in ein und derselben Flüssigkeit suspendiert sind, und als Rührwerk, d. h. als Vorrichtung, mit der eine Mischung von Flüssigkeiten oder eine in einem Speicherbehälter enthaltene Suspension in Bewegung gehalten werden kann, ohne daß bewegliche Teile in diesem Speicherbehälter verwendet werden müssen und ohne daß man z. B. gasförmige Medien in den Speicherbehälter leiten muß.

Die Erfindung besteht darin, daß der Zyklon mit seiner Unterlauföffnung mit einem Behälter verbunden ist, der das zu behandelnde Gemisch enthält.

Ein Zyklon, dessen Unterlauföffnung mit einem Behälter verbunden ist, ist durch die deutsche Patentschrift 746 910 bekannt. Aus der Unterlauföffnung dieses Zyklons tritt im Betrieb Flüssigkeit in den Behälter über, ähnlich wie bei der Vorrichtung, von der die Erfindung ausgeht, Flüssigkeit aus der Unterlauföffnung in eine Zentrifuge übertritt. Bei der Erfindung ist die Strömungsrichtung umgekehrt, beim Abzapfen tritt Flüssigkeit aus dem Behälter durch die Unterlauföffnung des Zyklons in diesen über.

Ein Zyklon, der über seine Unterlauföffnung mit einem Behälter verbunden ist, durch die im Betrieb eine Suspension aus dem Behälter in den Zyklon übertritt, ist bereits vorgeschlagen worden.

Die Vorrichtung mit diesem Zyklon dient zum Herstellen eines vorgegebenen Mischungsverhältnisses aus einer flüssigen Dispersion einerseits und einer Hilfsflüssigkeit andererseits, die mit der leichteren Phase der Dispersion identisch ist.

Wird dem Hilfskreis der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine leichte Trennungsbestandteile enthaltende Flüssigkeit entnommen, ist die Menge dieser Flüssigkeit nur ein abgezweigter Teil der in dem Hilfskreis zirkulierenden Flüssigkeit. Die Entnahme von Flüssigkeit aus dem Hilfskreis ruft eine Strömung in der Unterlauföffnung hervor. Das rotierende Feld dort hat zur Folge, daß die Partikeln im Suspensionskreis zur Wand hin fortgetragen werden und nicht in den Zyklon eintreten. Infolgedessen sind höchstens leichtere Fraktionen im Hilfskreis vorhanden. Durch Erhöhung der Geschwindigkeit am Einlaß des Zyklons kann der Trenneffekt erhöht werden. Die Anordnung ist im Falle einer Verschmutzung des Hilfskreises durch unerwünschte Fraktionen selbstreini-

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Die trennende Wirkung der Vorrichtung hängt nicht von der Lage des Zyklons ab. Er kann stehend, aber auch mit der Unterlauföffnung nach oben angeordnet werden. Seine Mittelachse kann aber auch eine von der Vertikalen abweichende Lage einnehmen, er kann z. B. auch mit horizontaler Mittelachse aufgestellt werden.

Der Ausdruck »Behälter«, wie er im folgenden verwandt wird, bezeichnet entweder ein Behandlungsgefäß oder einen Teil eines Leitungssystems.

Enthält die Flüssigkeit zwei suspendierte Substanzen mit zueinander ungleichen spezifischen Gewichten, so ist es mit der beschriebenen Vorrichtung ohne weiteres möglich, diese unterschiedlichen Arten von suspendierten Substanzen voneinander zu trennen, indem von der Hilfskreisschaltung ein die zu trennende Fraktion enthaltender Flüssigkeitsstrom abgenommen wird. Diese Trennung kann selbst dann durchgeführt werden, wenn die suspendierten Substanzen Partikeln aufweisen, die physikalisch aneinander adsorbiert sind. Durch die Wirkung der beschriebenen Vorrichtung werden diese Partikeln voneinander fortgezogen und später abgetrennt.

Bei einer besonderen Anwendung, bei der sowohl grobe wie feine Partikeln spaltbaren Materials sowie feine Kohlenstoffpartikeln in einer wäßrigen Flüssigkeit suspendiert sind, wird es möglich, die feinen Partikeln des spaltbaren Materials und die feinen Kohlenstoffpartikeln von den groben Partikeln des spaltbaren Materials zu trennen. Hierbei wird anstatt sauberen Wassers mit feinen Patrikeln aus spaltbarem Material und feinen Kohlenstoffpartikeln belastetes Wasser von dem Hilfskreis abgenommen.

Soll im Behandlungsbehälter, mit dem der Zyklon verbunden ist, eine Rührwirkung herbeigeführt werden, so braucht man nur dafür zu sorgen, daß im Hilfskreis ein pulsierender Strom aufrechterhalten wird oder daß der vom Hilfskreis abgezapfte und dem Behälter rückgeführte Strom verändert wird. Dies kann durch Einbauen eines Ventils in diesen Kreis herbeigeführt werden, das den Durchgang periodisch verändert. Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine Pumpe zu verwenden, die so ausgelegt ist, daß der von ihr gelieferte Flüssigkeitsstrom eine pulsierende Charakteristik besitzt. Eine sogenannte Dosierpumpe oder eine Kolbenpumpe sind für diesen Zweck geeignet. Es wurde gefunden, daß in allen diesen Fällen der Zykloneffekt über die Unterlauf-Öffnung hinausreicht und eine Rührbewegung in dem angeschlossenen Behälter merklich wird.

Einige Ausführungsformen der Erfindung werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert, in denen

F i g. 1 eine Ausführungsform zeigt, die als Filter oder Partikeltrennung dient, wobei ein Zyklon in Normalstellung verwandt wird;

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform, die als Rührwerk oder Filter unter Verwendung eines Zyklons in umgekehrter Stellung dient.

In F i g. 1 ist mit 1 ein eine Suspension enthaltender Behandlungsbehälter dargestellt. Über dem Behandlungsbehälter oder -rohr ist ein Hydrozyklon! vorgesehen, der so aufgestellt ist, daß die Unterlauföffnung des Zyklons mit dem Behälter in Verbindung steht; 3 ist ein Hilfskreis, der die Druckleitung 4 und die Saugleitung 5 des Zyklons 2 verbindet. In den Hilfskreis ist eine Pumpe 6 und ein einstellbares Absperrventil 7 eingebaut, während mit 8 eine mit dem Hilfskreis in Verbindung stehende Anzapfleitung bezeichnet ist, durch die eine bestimmte Flüssigkeitsmenge vom Hilfskreis abgezapft werden kann.

Die abgezapfte Flüssigkeit kann durch die Leitung 9 zu einer möglichen anderweitigen Verwendung ausgetragen werden oder durch die Leitung 10 zum Behälter 1 zurückgeführt werden.

Mit 11 ist eine zweite Leitung bezeichnet, die in ähnlicher Weise mit dem Behälter 1 verbunden ist, indem ebenfalls eine Pumpe 12 eingebaut ist.

Die Wirkung der beschriebenen Vorrichtung ist folgende: Auf Grund der Flüssigkeitsströmung in der

ίο Hilfsleitung 3, die durch die Pumpe 6 aufrechterhalten wird, wird eine Strömung mit Wirbelbewegung im Zyklon 2 erzeugt. Ist die Flüssigkeit im Behälter 1 mit einer einzigen Suspension beladen, so bleibt die Flüssigkeit im Zyklon 2 sauber. Sobald Flüssigkeit durch die Leitung 8 vom Hilfskreis 3 abgezapft wird, wird letzterer durch einen aus dem Behälter 1 stammenden Flüssigkeitsstrom aufgefüllt. Man fand, daß auch dieser Strom aus sauberer Flüssigkeit bestand, in der sich keine suspendierten Partikeln befanden.

Verschiedene, in der Zeichnung nicht dargestellte Vorrichtungen, die zum Betrieb mit der im Behälter 1 enthaltenen Suspension bestimmt sind, können im Kreis 11 eingebaut sein.

In den Fällen, in denen die durch die Pumpe 12 (im Kreis 11 vorgesehen) aufrechterhaltene Flüssigkeitsströmung unzureichend wird, um eine Entmischung im Behälter 1 zu verhindern, kann die Vorrichtung nach F i g. 1 auf verschiedene Weise zur Verhinderung einer Entmischung eingesetzt werden.

Zunächst kann das Absperrventil 29 geschlossen und das Ventil 30 geöffnet werden, damit ein Flüssigkeitsstrom zum Behälter 1 über die Leitung 10 geliefert werden kann, wodurch das Absetzen der suspendierten Partikeln gehemmt wird.

Zweitens kann dieses z. B. durch periodisches öffnen des Absperrventils 7 auf einen größeren oder geringeren Wert erfolgen. So bildet sich ein pulsierender Flüssigkeitsstrom in der Hilfsleitung aus, der eine Rührbewegung hervorruft, die über den Zyklon 2 im Behälter 1 ausgeübt wird. Diese Rührbewegung reicht aus, um ein Entmischen der Suspension zu hemmen.

F i g. 2 zeigt einen etwas abgeänderten Aufbau, bei dem der Zyklon 2 in umgekehrter Lage, d. h. mit der Unterlauföffnung nach oben, eingesetzt ist. Die Anlage ist sonst mit der nach F i g. 1 identisch, und die gleichen Bezugszeichen bezeichnen entsprechende Teile der Anlage.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Trennen oder Umrühren eines flüssigen, wenigstens aus zwei Phasen mit unterschiedlichem spezifischem Gewicht bestehenden Gemisches, z. B. einer Suspension, in welcher Vorrichtung ein Zyklon eine tangentiale Einlaßverbindung an seinem größten Durchmesser und eine Überlauf-Auslaßöffnung für verhältnismäßig saubere Flüssigkeit, bestehend aus leicht trennbaren Komponenten, besitzt, wobei die letztgenannte Öffnung auf der der Unterlauföffnung gegenüberliegenden Seite des Zyklons angeordnet ist, welche beiden Öffnungen über einen Hilfskreis mit der Druck- bzw. Saugseite einer Pumpe in Verbindung stehen, während eine Abzapfleitung für saubere Flüssigkeit mit dem Hilfskreis verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zyklon (2) mit seiner Unterlauföffnung mit einem Behälter (1) verbunden ist, der das zu behandelnde Gemisch enthält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzapfleitung (8) an einer Stelle zum Behälter zurückführt, die unter dem Flüssigkeitsspiegel liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zyklon (2) mit der Unterlauföffnung nach oben gegen die Unterseite des Behälters (1) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) einen Teil eines Hauptkreises bildet, in dem der Unterlauf des Zyklons (2) die Verbindung zwischen Haupt- und Hilfskreis herstellt.