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Flotationsgerät Die Erfindung betrifft Belüftungsvorrichtungen und
-Verfahren und insbesondere ein Belüftungs- und Plotationsgerät mit einen vorbesserten
Rotorund einem verbesserten Stator sowie ein. Verfähren zur Verbesserung des Blasenströmungsverlaufs.
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Obwohl die erfindung bei verschiedenen Arten von Belüftungsgeräten
verwendet werden kann, ist sie besonders vorteilhaft für ein Flotationsgerät und
-Verfahren, in welchem Zusammenhang die Erfindung nachfolgend beschrieben wird.
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Flotationsgeräte und -Verfahren zum selektiven Trennen fein verteilter
Teilchen wurden bisher weitgehend zum Trennen metallischer oder nichtmetallischer
Mineralien angewendet und sogar für andere industrielle Verfahren, wie'die Reinigung
von Nahrungsmitteln, das Entfärben von Papierbrei oder die Behandlung industrieller
Abwässer, verwendet0 Bei einem solchen Gerät und Verfahren wird das zu behandelnde
Gut
in den Tanlr des Flotationsgerätes in Form einer Trübe oder
einer Aufschlämmung aus einer Flüssigkeit CIngelelt0t die abzutrennende Feststoffteilchen
und zurückzuhaltende Feststoffteilchen enthält.
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Bin drehbarer Rotor arbeitet in der Trübe innerhalb des Stators, um
in der Trübe eine Vielzahl feiner Bläschen zu erzeugen, die selektiv an den abzutrennenden
Teilchen haften und diesen einen Auftrieb verleihen, so daß sie an die Oberflflche
der Trübe im Flotationsgerättank steigen, wo sie in einem Schwung entfernt werden.
Gewöhnlich werden die Teilchen eines gewünschten Matërials zur Oberfläche ausgeschwommen
und mit dem Schaum entfernt. In manchen Füllen werden jedoch Teilchen eines unerwünschten
Cutes mit den Blasen zum Plotieren gebracht und entfernt9 während das gewünschte
Material in der Trübe bleibt.
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Die Oberflächeneigenschaften der Teilchen in der Trübe bestimmen,
ob sie an den Blasen beim Kontakt mit diesen haften bleiben und mit diesen zum Flotieren
gebracht und entfernt werden, oder in der Trübe bleiben. Um dieses Anhaften der
Teilchen an den Blasen herbeizuführen, müssen die Oberflächeneigenschaften der abzutrennenden
Teilchen häufig künstlich dadurch vorbereitet oder verändert werden, daß bestimmte
an sich bekannte Reagentien in die Trübe für diesen Zweck eingeleitet werden, welche
Reagenzien selektiv die Oberflächen bestimmter Teilchen überziehen, wiihrend sie
andere Teilchen unbeeinflußt lassen, wodurch die selektive Trennung erleichtert
wird.
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Es wurde festgestellt, daß für den Wirkungsgrad des Flotationsgerätes
Leistung so zugeführt werden muß, daß ein größtmöglicher Blasenflächeninhalt bzw.
eine größtmögliche Gas-Flüssigkeit-Granzfläche erzeugt wird, damit die größte Zahl
möglicher Kontakte zwischen den Blasen und den abzutrennenden Teilchen erhalten
wird.
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Im allgemeinen haben die bisher verwendeten Schaumschwimmgeräte ernste
Nachteile. Beispielsweise sind die bisher verwendeten Geräte mit einem angemessen
hohen Wirkungsgrad im allgemeinen in
ihrem Aufbau ziemlich kompliziert
und sind aus einer grossen Anzahl von Teilen hergestellt, welche für den Betrieb
zusammengebaut wer den müssen, wodurch die Herstellungskosten erhöht werden, und
welche ftlr Wartungszwecke auseinandergenommen werden müssen. Andererseits haben
die bekannten Geräte von einfacherer Bauform-oder mit weniger Teilen im allgemeinen
einen mangelhaften Wirkungsgrad.
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Ferner entstehen bei den bekannten Plotationsgeräten gewöhnlich Probleme,
wenn die Trübe eine beträchtliche Menge verhältnismässig grober Teilchen enthält.
Die groben Teilchen verursachen oft eine Überfüllung in der Nahe des Rotors, welche
zu übermässig hohen Anlaufbelastungen oder sogar zum Bruch des Rotors führen können.
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Ausserdem können im Betrieb solche groben Teilchen einen übermässigen
Verschleiß am Rotor bewirken. Oberdies mußte bisher, selbst wenn nur ein Teil des
Rotors eine starke abnutzung zeigte, während andere Teile retativ abnutzungsfrei
waren, der ganze Rotor wegen des Verschleisses weggeworfen werden, was einen entsprecllenden
wirtschaftlichen Verlust bedeutet. Das bei den bekannten GerAten charakteristische
enge Spiel zwischen Rotor und Stator verursacht oft ein Verklemmen oder einen Bruch
des Rotors oder des Stators, wenn die Trübe übermässig grosse Teilchen, z.B. Cangartteilchen,
enthält, was in bestimmten Fällen unvermeidlich ist.
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Dsrdber hinaus wird bei den bekannten Verfahren X allgemeinen kein
Strömungsverlauf erzielt, der in der gewünschten Weise wirksam ist die Blasen mit
den abzutrennenden Teilchen in Kontakt zu bringen oder die gewünschte Flotationswirkung
herbeizuführen.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Belüftungsgerätes und
-Verfahrens, bei denen die vorgenantion Schwierigkeiten vermieden sind und ein erhöhter
Wirkungsgrad erzielt wird. Auch soll ein Rotor verwendet werden, der von einfacher,
robuster Bauart ist und der, wenn gewünscht, aus einem geeigneten Material, beispielsweise
aus einem gummiartigen Material, geformt werden kann.
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Gegebenenfalls kann der Rotor mit solchen Flügeln ausgebildet sein,
die sich unter Belastung in der gewünschten Weise durchbiegen. Zugleich soll der
Stator eine Bauform haben, die einfach und robust ist.
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Bei dem erfindungsgemäs,sen Belüftungsgerät sind der Rotor und der
Stator um eine im wesentlichen stehende Achse angeordnet und -ragt der Rotor beträchtlich
nach unten über den Stator hinaus, befindet sich jedoch in einem Abstand von Boden
des Tanks, in welchem der Rotor und der Stator angeordnet sind. Ein weiteres Merkmal
besteht darin, daß der Rotor zur Angleichung des Verschleisses endweise gewechselt
werden kann. Zugleich ist Ziel der Erfindung die Schaffung eines Belüftungsgerätes,
das wirtschaftlich@ergestellt werden kann0 Bei dem erfindungsgemässen Gerät besteht
ein viel grösseres Spiel zwischen dem Rotor und dem Stator als für die bekannten
Geräte charakteristisch ist. Gegenstand derErfindung ist ferner die Schaffung eines
Verfahrens zur Brzeugung eines stabilen Strömungsverlaufs, bei welchem die Luftblasen
radial durch die Trübe in nach oben gerichteten zyklonartigen Bahnen wandern.
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Die vorstehenden und weitere Ziele sowie Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung von zwei bevor iugten Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und zwar zeigen: Fig. 1 eine Ansicht
eines erfindungsgemässen Flotationsgerätes im Schnitt nach der Linie 1-1 in Pigo
2, jedoch in einem vergrösserten Maßstab, wobei Teile des Stators weggebrochen sind;
Fig. 2 eine Draufsicht des in Fig. 1 dargestellten Plotationsgerätes, aus welcher
ersichtlich ist, daX es zwei Flotationszellen besitzt;
Fig. 3 eine
Seitenansicht des in Fig. 1 und 2 dargestellten Gerätes; Fig. 4 eine schaubildliche
Ansicht in einem vergrösserten Maßstab des Rotors und des Stators des Gerätes nach
Fig. 1 - 3, wo b&i Teile des Stators weggebrochen sind, um den Rotor zu zeigen;
Fig. 3 eine Ansicht in Schnitt nach der Linie S-S in Fig. 6, welche in schematischer
Darstellung in einer vertikalen Ebene den Blasenströmungsverlauf in einer der Zellen
zeigt, wenn das Gerät in Betrieb ist; Fig. 6 eine Ansicht in Schnitt nach der Linie
6-6 in Fig. 5 einer der Zellen des Gerätes nach Fig. 1 - 3, welche Ansicht in schematischer
Darstellung und in Draufsicht den Blasen strömungsverlauf bei in Betrieb befindlichen
Gerät zeigt; Fig. 7 eine schematische Darstellung im Schiiitt ähnlich der Fig. 5,
aus welcher die Durchbiegung der unteren Teile der Flügel des Rotors unter Belastung
sichtbar ist; Fig. 8 ehe Schnittansicht im gleichen Maßstab wie Fig. 4, welche mit
voll ausgezogenen Linien zeigte wie die Flügel des Rotors sich unter Belastung ausbiegen,
während die Stellungen der Rotorflügel ohne Belastung durch strichpunktierte Linien
dargestellt ist.
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Figa 9 eine graphische Darstellung, aus welcher der Wirkungs-grad
des erfindungsgenässen Gerätes im Vergleich zu den bekannten Geräten sichtbar ist
und Fig.10 eine Ansicht im Schnitt ähnlich der in Fig. 8 mit einer anderen Qu,erschnittsform
für den Rotor, der mit voll ausgezogenen Linien ohne Belastung dargestellt ist.
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Das dargestellte Gerät besitzt zwei Flotationszellen 1 und 2. J de
weist einen Tank 3 auf: welcher durch Seiten- und Bodenwände 4 und 5, die beiden
Zellen gemeinsam sind> eine Endwand 6 oder 7 und durch die eine Seite einer Trennwand
gebildet wird. Vorzugsweise hat jeder Tank Seitenwände mit im wesentlichen vertikalen
oberen Teilen 9 und nach unten geneigten unteren Teilen 10, wobei die Endwände 6
und 7 sowie die Trennwand 8 vorzugsweise im wesentlichen vertikal sind.
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Jede Zelle enthält einen Rotor 11 und einen Stator 12. Der Rotor ist
am unteren Ende einer Welle 14 befestigt und wird in einem grösseren Abstand oberhalb
der Bodenwand 5 des Tanks 3 zur Drehung um eine stehende'und vorzugsweise in wesentlichen
vertikale Achse A getragen, wobei der Antrieb zwangsläufig über Riemen 15 und Riemenscheiben
16 und 17 durch einen Motor 18 erfolgt. Zur drehbaren Lagerung der Welle ist eine
Lageranordnung 19 vorgesehen, die an einer Halterung 20 befestigt ist, welche auch
den Rotor 18 trägt. Die Halterung 20 wird von einen Überbau 21 getragen und erstreckt
sich über und oberhalb der oberen Enden dgr Tanks 3 und oberhalb des Spiegels' L
der Flüssigkeit in jedem Tank. Der obere Rand der Seitenwände des Tanks weist Oberlaufteile
22 auf, welche in an .sich bekannter Weise hinsichtlich ihrer Höhe verstellbar sind,
um dazu beizutragen, das Niveau der Trübe in Tank 3 auf einer Höhe L zu halten.
In ähnlicher Weise kann die Trennwand 8» wenn gewünscht, einen verstellbaren Überlaufteil
in an sich benannter Weis haben.
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Das untere Ende des Stators 12 wird durch einen Statorteil 24 gobildstt
der den rotor 11 umgibt und sich von dessen Umfang in Abstand bef"indet. Der Statorteil
24 ersteckt sich zumindest bis zum oberen Ende des Rotors und vorzugsweise, wie
gezeigt, noch etwas darüber. Der Statorteil 24 befindet sich vorzugsweise mit seinem
unteren Ende wesentlich oberhalb des unteren Endes des
Rotors, so
daß sein Abstand von der Bodenwand des Tanks noch grösser ist. Der Stator weist
ferner einen oberen Teil auf, der die Form eines vorzugsweise unterbrechungsfreien
offenendigen Steigrohrteils 25 hat, welcher den Statorteil 24 trägt und ausserdem
einen Luftkanal von oberhalb des Flüssigkeitsspiegels L zum Inneren des Teils 24
in der Nähe des Rotors 11 bildet. Vorzugsweise ist der Stator ferner mit einer sich
nach unten und aussen erweiternden perforierten haube 26 versehen.
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Der in Fig. 1 - 8 dargestellte Rotor hat einen im wesentlichen sternfarmigen
Querschnitt. Er besitzt einen verhältnismässig unbiegsamen, mittigen sich axial
erstreckenden Teil 27, an welchem sich im wesentlichen radial und sich im wesentlichen
axial erstreckende verhältnismässig dünne Flügel 28 befestigt sind, welche mit im
wesentlichen sich axial erstreckenden Rippen 29 ausgebildet sind, die sich von der
Achse in Abstand befinden und sich ferner quer zu den Flügeln erstrecken. Die Rippen
29 befinden sich vorzugsweise an den Enden der Flügel und können wie gezeigt, einen
im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt mit Ausnahme an der Stelle haben, an welcher
sie mit den Flügeln verbunden sind. Ferner haben die Rippen Uber ihre volle L§nge
vorzugsweise einen im weo sentlichen gleichmässigen Querschnitt und sind zur Drehachse
A parallel, so daß die Aussenkanten der Rippen einen im wesentlichen zylindrischen
Rotorumfang begrenzen. Vorzugsweise haben die Flügel 28, wenn sie unbelastet sind,
Flächen, die im wesentlichen flach und in Ebenen enthalten sind, die zur Drehachse
A des Rotors piarallel sind. Ausserdem beträgt die Zahl der Flügel des Rotors vorzugsweise
zumindest vier, um die gewünschte ruhige Arbeitsweise und einen von schädlichen
Pulsierungen freien Betrieb zu erzielen.
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Vorzugsweise ist, wie in Fig 4 gezeigt, jeder Rotorflügel ferner mit
einer oder mehreren im wesentlichen radialen Rippen 31 versehen vorzugsweise an
den Enden der FlRel, die sich zwischen den mittigen Teil 27 und den im wesontlichen
axialen Rippen 29 erstrecken. Die Rippen 31 dienen zur Verstärkung der Rotorflügel
und
um diesen eine höhere Festigkeit zu verleihen und teilen diesen
ferner eine etwas konkave Gestaltung mit> welche im Betrieb vorteilhaft ist0
Vorzugsweise beträgt die Länge des Rotors zwischen etwa 75 | und etwa 125 8 des
Durchmessers des Rotors, da eine solche Proportion einen höheren Wirkungsgrad in
der Leistungsausnutzung und in der Belüftung ergibt und die Kosten des Rotors sowie
des Gerätes dadurch herabsetzt, daß eine unnötige Rotorlänge vermieden wird.
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Aussergewöhnlich vorteilhafte Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn
die Länge des Rotors annähernd gleich seinem Durchmesser ist, so daß der Rotor als
"1 + 1" rotor bezeichnet werden kann0 Zweckmässig werden die Flügel 28 so geformt,
daß ohne Belastung oder bei geringer Belastung die Flügel nicht wesentlich verformt
werden, jedoch bei stärkerer Belastung sich die Flügel auf eine im wesentlichen
spiralige Querschnittsform vorformen können, zumindest über einen Teil der Länge
des Rotors, wie in Fig. 8 etwas übertrieben dargestellt.. Vorzugsweise sind die
Flügel so geformt, daß unter tangentialen Kräften, die aus einer beträchtlichen
Belastung resultieren, sie auch axial verformt werden konnen, wie mit einem etwas
stärkeren als tatsächlichen Grad in Fig. 7 gezeigt, so daß die Enden der Rippen
29 an den unteren Enden der Rotorflügel den Enden dr Rippen 29 an den oberen Enden
der Flügel wegen der Durchbiegung rückwärts zur Drehrichtung des Rotors um einen
begrenzten Betrag nacheilen.
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Vorzugsweise wird der Rotor einteilig um eine mittige Metallhülse
herum preßgeformtg durch welche der Rotor drehfest auf der Wolle 14 angeordnet ist.
Der Rotor kann aus einem gummiartigen Material an sich bekannter Art preflgeformt
werden, das im festen Zustand für die Zwecke des Einbaus ausreichend steif und ferner
ausreichend biegsam ist, damit es sich in der beschriebenen Weise biegt, und ausserdem
verschleißfest und korrosionsbeständig ist.
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Dor dargestellte Statorteil 24 weist mehrere sich in der Umfangsrichtung
erstreckende, vorzugsweise in gleichen Abständen vorgesehen, sich im wesentlichen
axial erstreckende und in wesentlichen parallele, stehende und vorzugsweise vertikale
Elemente 33 auf, die in Richtung zum Rotor abstehen und von der Achse de Rotors
vorzugsweise gleiche Abstände haben. Zwischen den Elementen 33 sind Öffnungen 34
für den Strömungsmitteldurchtritt vorgesehen. Die Elemente 33 liegen in der Umfangsrichtung
wesentlich enger beieinder als die Rippen 29 des Rotors und vorzugsweise sind mindestens
doppelt so viele Elemente 33 als Rotorflügel vorgesehen, um oine richtige Belüftung
und einen stabilen Blasenströmungsverlauf zu erzielen. Aussergewöhnlich gute Ergebnisse
wurden mit etwa der dreifachen Zahl von Elementen 33 als Rotorflügel erhalten. Die
bleaente 33 haben vorzugsweise identischen Querschnitt. An jedem Element 33 soll
zumindest die Längsinnenkante, welche den Rotor flügeln zugekehrt ist, wenn sich
diese drehen (Kante E in Pig. 8) und sollen vorzugsweise beide inneren Längs kanten
von der benachbarten Öffnung 34 zur innersten Fläche des Elements 33 divergieren,
um die radiale Strömung des Strömungsmittels durch die Öffnungen 34 ZU erleichtern.
Bei dem dargestellten Gerät ist jedes Element 33 im Querschnitt in wesentlichen
halbkreisförmig und halbzylindrisch, was eine aussergewöhnlich vorteilhafte Form
ist.
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Obwohl die Elemente 33 in verschiedener Weise getragen werden kbnnen,
sind sie vorzugsweise, wie gezeigt, als Innenrippen an der Innenfläche einer stehenden,
vorzugsweise vertikalen, Umfangswand 35, welche den Rotor umgibt, angeformt. Vorzugsweise
steht jedes Element 33 von der Wand um einen Betrag ab, welcher etwa ein Viertel
bis drei Viertel der Breite der benachbarten Öffnung 34 entspricht. Die Öffnungen
34 in den Wänden sind vorzugsweise länglich, wie gezeigt. Bei den dargestellten
Gerät ist di. Wand 35 nit eines oberen nach aussen gerichteten Flansch 36 (Fig.
1 und 4) ;usgebildet, mit welche sie itt einem unteren, sich nach aussen erstreckenden
Flansch 37 am Steigrohrteil 25 verbunden ist, das an
seinen oberen
Teil mit dem Oberbau 21 oberhalb des Tanks 31 befestigt ist. Wenn gewünscht, kann
der Statorteil einteilig preßgeformt werden, beispielsweise Shnlich wie beim Rotor
aus einen' korrosionsbeständigen und verschleißfesten Material.
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Im Betrieb des dargestellten Gerätes wird die Trübe bzw. die Aufschlämmung,
aus der Teilchen abgetrennt werden sollen, in den Bintragkasten 38 (Fig. 2 und 3)
eingeleitet, aus dessen unteren Teil sie in den unteren Teil des Tanks 3 für die
benachbart. Zelle 1 gelangt. Bin Teil der Trübe nicht seinen Weg durch und über
die Trennwand 8 in an sich bekannter Weise in den Tank der benachbarten Zelle 2,
von welch letzterer die Rückstände durch den unteren Teil der Endwand 7 zu einem
Austragkasten 39 gelangen können. Der Kasten 39 weist ein verstellbares Wehr 40
auf, das in an sich be kannter Weise dnen Teil der Einrichtung bildet, durch welche
der gewßnschte Spiegel L der Flüssigkeit in den Tanks aufrechterhalten wird.
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In jeder Zelle wird1 wenn der Rotor 11 zwangsläufig sit einer geeigneten
Drehzahl durch den Rotor 18 zur Drehung angetrieben wird, die Trübe anfänglich seitlich
und dann nach oben ausdöiit unteren Teil des Tanks 3 durch den Rotor in den Statorteil
24 gezogen, dessen Inneres eine Trübe-Luft-Mischzone bildet. Hierbei zaugt der Rotor
11 Luft nach unten innerhalb des Steigrohrteiis 25 von oberhalb des Spiegels L der
Trübe in Tank und in den Statorteil 24. Sowohl die Trübe als auch die Luft werden
in die Räume zwischen den Flügeln des Rotors und in den Rotor gezogen und dort vermischt.
Durch die beträchtlichen Flichkräfte, welche durch den sich drehenden Rotor erzeugt
werden, wird das Trübe-Luft-Gemisch im wesentlichen radial zur Innenfläche des Stators
und dann durch die Öffnungen 34 im Statorteil getrieben. Die Elemente 33 des Stators
dienen zur Führung des Gemisches in die Öffnungen 34 und zum Austragen der Luft
durch diese Öffnungen. Durch
die Scherwirkung dieser Öffnungen
auf das Trübe-Luft-Gemisch werden grdssere Luftmassen im Gemisch s.u vielen kleinen
Blasen aufgebrochen. Die Bläschen strömen von den in der Umfangsrichtung voneinander
in Abstand befindlichen Öffnungen 34 im Statorteil in stabilen, gesonderten, im
wesentlichen radialen Einzolbahnen, welche in Fig. 6 durch Pfeile angegeben sind.
InnerIialb dieser im wesentlichen radialen Bahnen bilden sich gesonderte Wirbel
aus und bewegen sich radial nach aussen, in welchen Wirbeln die Blasen in gesonderten
zyklonartigen oder schraubenförmigen Bahnen um im wesentlichen nach oben gerichtete
Achsen ur Oberseite der Trübe, wie in Fig. 5 schematisch dargestellt, strömen. Der
Übersichtlichkeit halber sind in dieser Figur nur einige wenige der Blasen und Ihrbol
dargestellt und ist in der Wirklichkeit im wesentlichen der ganze waagrechte Querschnitt
der Trübe ausserhalb des Statorteils mit zyklonartigen Wirbeln von Blasen gefüllt,
diesich zur Schaumzone 41 (Fig. S) an der Oberseite der Trübe im Tank nach oben
bewegen. Wenn die Blasen in den Wirbeln durch ihre verlängerten Bahnen im Tank wandern
bleiben Teilchen von geeigneten Oberflächeneigenschaften, die in der Flüssigkeit
suspendiert sind, insbesondere infolge der Unterstützung durch die Rührbewegung
durch den unteren überstehenden Teil des sich drehenden Rotors, , an den Blasen
haften und werden nach oben zur Schaumzone 41 gebracht. Von dieser Zone laufen die
teilchentragenden Blasen, wie in Fig. 5 gezeigt, an den Tankseitenwandteilen 22
in Tröge od. dgl. 43 über, um die abgetrennten Teilchen und die Überlaufflüssigkeit
wegzuführen.
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Durch diesen Strömungsverlauf werden die Blasen und die an ihren haftenden
Teilchen seitlich von Statorteil zu allen Teilen des Tankum£angs gebracht. Die Blasen
können leicht über die Teile 22 austreten. Fcrner ist der Strömungsverlauf, durch
welchen die Berührungsmöglichkeit der diesen mit dcn fein verteilten Teilchen in
der Trübe wesentlich verbossert wird, ausserordentlich statil, so daß er die sich
radial erstreckenden Wirbelflächen, die gewöhnlich
bei den bisherigen
Flotations-Belüftungs-Geräten verwendet werden, um die Verwirbelung der Trübe und
der Blasen un die Aussenseite des Stators herum, die infolge der Wechselwirkung
zwischen Rotor und Stator bei den bekannten Geräten auftreten kann, unnötig machten
kann.
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Dieser Strömungsverlauf der radial wandernden zyklonartigen Wirbelbewegungen
der Blasen in der Trübe weicht stark von dem Strömungsvorlauf ab, der bei den bisherigen
Flotationsgeräten erzeugt wurde, und trägt dazu bei, eine angemessene Plotierung
bei Rotordrehzalilen mbglich zu machen, die beträchtlich niedriger sind als diejenigen,
welche bei den bisherigen Flotationsgeräten erforderlich sind, oder eine erhöhte
Plotierung bei herkömmlichen Rotordrehzahlen.
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Vorzugsweise betrugt der maximale Durchmesser der Aussenseite des
Rotors im unbelasteten Zustand zwischen etwa 50 % und etwa 70 t des Mindestinnendurchmessers
8es Statortoils, so daß ein ringförmiges Spiel zwischen dem Rotor und den Stator
vorhanden ist, das beträchtlich grösser als bei den bisherigen Bolüftungs- und Flotationsgeräten
ist. Dieses grosse Spiel ist wichtig, da es eine wirksame Belüftung und die Bildung
des vorangehend beschriebenen stabilen, im wesentlichen radialen Strömungsverlaufs
herbeiführt, werner setzt es die Gefahr einer Verklemmung zwischen dem Rotor und
dem Statorteil auf ein Mindestmaß herab oder beseitigt diese ganz, während die Möglichkeiten
eines Bruches von Teilen oder eines Produktionsverlustes bei den bisherigen Geräten
mit einem engen Spiel zwischen Stator und Rotor durch übermässig grosse Teilchen
oder Gesteinssplitter, die in der Trübe sein können, besteht. Darüber hinaus werden
Verschleiß und die Wartungserfordernisse herabgesatzt.
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Ausserdem stehen bei dem erfindungsgemässen Gerät von etwa 20 % tis
etwa 60 % der Länge des Rotors nach unten über den Stator über,
welches
beträchtliche Oberstehon des Rotors dio gewünschte wirksame Trübeströmung vom Tank
in den Statorteil, die Vermischung von Trübe und Luft im Statorteil und damit eine
wirksame Verdrängung des Trübe-Luft-Gemisches radial nach aussen durch die tiffnungen
34 ermöglicht.
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Die Öffnungen 42 in der Haube 26 können ebenfalls zu der vorangehend
beschriebenen Wirkung beitragen und kann ebenfalls eine verlängerte Wanderungsbahn
dor Blasen verursachen, wobei die Haube auch die Verwirbelung an der Schaumzone
41 herabsetzen kann, die bei bestimmten Trübearten stattfinden kann. In vielen Fällen
kann jedoch die haube 26 weggelassen werden, ohne daß dadurch der vorangehend beschriebene
Strömungsverlauf bzw, dessen Vorteile beeinträchtigt werden.
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Die im wesentlichen in dor Querrichtung, abstehenden und sich im wesentlichen
axial erstreckenden Rippenteile 29 sind zur Verstärkung und Versteifung dor Enden
der Flügel 28 und ferner dafür wichtig, ein Flattern der Flügel ränder zu verhindern,
das sonst stattfinden könnte und nachteilige Schwingungen sowie eine Beeinträchtigung
der Belüftung hervorrufon könnte. Ferner sind sie wichtig, um zusätzliches Material
an den Enden der Flügel für den Widerstand gegen Verschleiß an einer Stelle zu erhalten,
an welcher der Verschleiß durch den Abtrieb der Teilchen in der Trübe im allgemeinen
am stärksten ist, um eine zusitzliche Masse zu erhalten, welche den Rotor bei der
Erzeugung der Fliehkräfte unterstützt, durch welche das Trübe-Luft-Gemisch radial
verdrängt wird, und.auch durch das Abstehen in der Querrichtung der Teile 29 in
Zusammenwirkung mit den sich im wesentlichen axial erstreckenden Elementen 33 des
Stators, um das flerbeiführen des vorerwähnten Betriebs zu unterstützen, bei welchem
das Trübe-Luft-Gemisch durch die Off zungen 34 strömt und oin in wesentlichen stabiler
radialer Strömungsverlauf der beschriebenen Art erzielt wird.
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Die im wesentlichen axialen Elemente 33 des Stators tragen nicht nur
dazu bei, die Öffnungen 34 zu begrenzen und das durch den Stator verdrängte Luft-Trübe-Gemisch
durch diese Üffnungen zu führen, sonde axialen auch eine wichtige Rollo bei der
Bildung des voraagehend beschriebenen Strömungsverlaufs und stabilisieren diesen,
so daß die gewünschte verbesserte Belüftung und Schaumbildung stattfindet.
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Die Anordnung der vorzugsweise nicht perforierten Flügel 28 bei der
in wesentlichen sternartigen Querschnittsform des Rotors vorhindert, dat das Trübe-Luft-Gemisch
innerhalb des Rotors nit bezug auf diesen verwirbelt wird, welche Verwirbelung einen
verringerten Wirkungsgrad durch erhöhten Schlupf und Reibungsverluste und geringere
Vortriebskräfte auf das Luft-Trübe-Gemisch, welches durch den Rotor radial getrieben
wird, verursachen könnte. 8ino solche Verwirbelung innerhalb des Rotors kann ausserdem
einen zusätzlichen Verschleiß an den Rotorteilen zur Folge haben.
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Die Gestaltung des Rotors, wenn er aus einem geeignet biegsamen Material
hergestellt ist, ist derart, daß unter hohen Belastungen die Rotorflügel zumindest
Über einen Teil der Länge des Rotors so verformt worden, daß sie eine in wesentlichen
spiralige Querschnittsform einnehmen und der Aussendurchmesser des Rotors entsprecitond
verringert wird. Dies ist in Fig. 8 gezeigt, in welcher die spiralige Gestaltung
zur Erläuterung etwas übertrieben dargestellt ist und in welcher die Teile der Flügel
und Rippen, wenn diese nicht unter Belastung stehen, mit strichpunktierten Linien
28' und 29' geaeigt sind. Obwohl unter manchen Bedingungen solche Flügelverformungen
über die volle Länge des Rotors stattfinden können, z.B. beim Anlaufen oder später
bei der Drehung unter einer verhältnismässig hohen Belastung, welche über die Länge
des Rotors im wesentlichen gleichmässig ist, treten Flügelverformungen gewöhnlich
ä stärksten nur am unteren Teil des Rotors auf, wenn die Belastung grösser ist,
da wenig wenn überhaupt Luft im Strömungsmittel
enthalten ist,
das durch den Rotor bewegt wird. Eine solche Durchbiegung oder Verformung der Flügel
am unteren Ende des Rotors statt - oberen Ende desselben kann beim Anlaufen des
Rotors geschehen, wenn sich die Teilchen gesetzt haben oder eine Überfüllung der
Teilchen im unteren Teil des Tanks stattgefunden hat oder selbst wenn keine wesentliche
örtliche Überfüllung besteht, wenn die Trübedichte und die Rotordrehzahlen derart
sind, daß weseitlich höhere tangentinle Kräfte am unteren Teil des Rotors als auderswo
wirksam werden.
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Wenn der untere Teil der Flügel des dargestellten Rotors auf dieso
Weise starker als die oberen Teile verformt wird, können die Rotorflügel und deren
im wesentlichen axiale Rippen 29 in der Achsrichtung des Motors annähernd eine spiralige
Gestaltung annehmen und der Durchmesser des Rotors kann sich wesentlich verringern,
besonders am unteren Ende des Rotors, wie in Fig. 7 gezeigt, in welcher der spiralig
bzw. schraubenförmige Vorlauf für die Zwecke der Darstellung etwas übertrieben angegeben
ist.
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Nachdem der Rotor voll auf die Betriebsdrehzahl angelaufen ist, kann
die verformung bzw. Verdrehung des unteren Teils des Rotors wesentlich abnehmen,
jedoch haben im allgemeimen wenn sich der Rotor dreht und unter Belastung arbeitet,
die Flügel über ihre volle Länge eine etwas spiralige Querschnittsform bei stärkerer
Verformung am unteren Ende und die Rippen 29 sind von im wesentlichen schraubenförmiger
Gestaltung bei stärkerer Verformung am unteren Ende des Rotors, so daß die Form
des Rotors ähnlich der in Fig. 7 und 8 gezeigten ist.
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Die erwähnten Durchbiegungen der Flügel 28 und der Rippen 29 des Rotors
mit den vorstehend angegeben@@ Gastaltungen beim Anlaufen oder bei anderen grösseren
als normalen Belastungen oder unter Stössen setzen Stösse oder Spannungen im Rotor
und den zugeord@ neten Teilen herab, verringern die Möglichkeiten einer Beschädig@ng
des
Gerätes, vermindern die Anlauferfordernisse und reduzieren den Verschleiß an den
Flügeln und ihren Rippen, besonders wenn eine. beträchtliche Teilchenüberfüllung
besteht.
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Wenn die unteren Teile der Rotorflügel und die Rippen 29 eine im wesentlichen
sch,raubenförmige Gestaltung haben, während die oberen Teile nur eine geringe oder
keine schraubenförmige Verformung aufweisen, verhindert eine solche Form des Rotors
weitgehend, wenn nicht völlig, das Überfluten des Rotors durch die Trübe, da die
nacheilenden unteren Teile der Flügel und ihrer Rippen etwas weniger wirksam sind,
Trübe in den Rotor und Stator zu ziehen, als die im wesentlichen geradlinigen oberen
Teile der Rotorflügel und der Rippen beim Saugen von Luft in den Rotor und in den
Stator. Infolgedessen kann eine solche Rotorform vorzug weise Luft in don Rotor
und in den Stator ziehen, was eine Überflutung verhindert und eine verstärkte Bo'lüftung
und Schaumbildung ermöglicht Alle obigen Falitoren wirken zusammen, um den wesentlich
erhöhten Wirkungsgrad und eine verbesserte Belüftung durch das erfindungsgemäs-se
Gerät herbeizuführen, wie durch Fig. 9 gezeigt.
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In Fig. 9 ist eine Belüftungskurve I eines Modells eines erfindungsgemässen
Gerätes im Vergleich zur Belüftungskurve C eines Modells eines herkönmilichen Flotationsgerätes
gezeigt, das weitgehend Anwendung gefunden hat und bisher als eine der wirksamsten
Bauformen betrachtet wurde, wobei der Durchmesser des Rotors in beiden Fällen der
gleiche ist. Aus einem Vergleich der Kurven ergibt sich, daß in der erfindungsgemässen
Weise bei der gleichen Rotordrehzahl eine sehr wesentlich stärkere Belüftung erzielt
wird und daß die gleiche Belüftungsmenge bei einer beträchtlich geringeren Rotordrehzahl
erhalten werden kann.
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Es können verschiedene Abänderungen bei dem dargesteliten Gerät vorgenommen
werden. Beispielsweise kann der Rotor mehr oder weniger
Flügel
als gezeigt haben. Die Rippen an den Enden der Rotorflügel können andere als kreisförmige
Querschnittsformen, beispielsweise dreieckige, quadratische, rechteckige, sechseckige,
ovale oder andere polygonale oder gekrümmte querschnittsformen, haben. Die Querschnittsform
der Rippen kann z.B. wie in Fig. 10 gezeigt sein, in welcher. der Rotor lla in jeder
Beziehung dem Rotor 11 der vorangehend beschriebenen Ausführungsform mit der Ausnahme
ähnlich ist, daß die Rippen 29a einen Querschnitt im wesentlichen in Form eines
länglichen Dreiecks mit Ausnahme an der Stelle haben, an welcher sie an der Spitze
der Dreiecke mit den Flügeln 28 verbunden sind.
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Diese Querschnittsform ermöglicht eine noch wirksamere Bewegung der
Trübe und der Luft in den Stator und eine Verdrängung des Trübe-Luft-Gemisches durch
die Statorteilöffnungen sowie eine arhöhte Verschleißfestigkeit und eine einfachere
Herstellung. Auso serdem ist eine solche. Form derart, daß der Materialverlust infolge
Verschleiß an den äusseren Endkanten der Rippen 29a den Durchmesser des Rotors viel
weniger als bei einer Bauform wie bei der ersten Ausführungsform verringert, bei
welch letzterer weniger axial terial an den äusseren Endkanten vorhanden ist. Bei
sonst gleichen Bedingungen ist die Wirkungsweise des Rotors die gleiche wie bei
der vorangehend beschriebenen Ausftihrungsform insofern als im wesentlichen spiralige
Formen der Flügel im Querschnitt angenommen werden und eine im wesentlichen schraubenlinienförmige
Biegung der Rippen in dor Achsrichtung unter Belastung stattfindet, besonders am
unteren-Ende des Rotors.
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Die durch die E1amente 33 an der Innenseite des Statorteils gebildeten'
Vorsprünge können mehr oder weniger zahlreich als bei den dargestellten Ausführungsformen
gezeigt sein und können andere Formen haben als die dargestellten halbkreisförmigen
Ausbildungen, beispielsweise quadratische oder rechteckige, sechseckige, ovale oder
andere polygonale oder gekrümmte Formen oder können sogar effektiv divergierende
Kanten aus Blech geformt haben. Die Elemente 33 können in anderer leise als dargestellt
getragen werden.
Pernor kann, wenn gewünscht, der Rotor so geformt
werden, daß selbst, wenn er nicht unter Belastung steht, die Flflg.l und deren Rippen,
die den Rippen 28 oder 28a der dargestellten Ausführungsformen entsprechen, eine
im wesentlichen schraubenlinienförmige Ausbildung haben, wie in Fig. 7 dargestellt,
entweder über ihre volle Länge oder in erster Linie nur an einen Ende, so daß die
Flügel eine im wesentlichen spiralige Gestaltung haben, wie in Fig. 8 dargestellt,
entweder über ihre Länge oder in erster Linie nur an einem Ende oder so" daß die
Flügel im wesentlichen spiralig gestaltet sind und die Rippen im wesentlichen schraubenlini'en-
-förmig, wie sowohl in Fig.7 als auch in Fig. 8 dargestellt. In solchen Fällen können
einige der vorstehend angegebenen Vorteile erzielt werden. Wenn jedoch der Rotor
anfänglich mit im wesentlichen geradlinigen Flügeln hergestellt worden ist, die
ausreichend biegsan sind, so daß sie um einen begrenzten Betrag gebogen werden können
und solche Fernen einnehmen, ist dies vorteilhaft, da die Biegsamkeit Stoßdämpfungsbiegungen
ermöglichen, welche die Lebensdauer des Rotors und anderer Teile des Gerätes verlängern,
es dem Rotor ermöglichen, wirksamere Formen unter sich verändernden Belastungen
oder Drehzahlen einzunehmen, und ferner zu ermöglichen, daß der Rotor ohne weiteres
endlzetse umgedreht wardon kann, um den Verschleiß anzugleichen, ohne daß deswegen
der Rotor als Ausschuß zu betrachten ist. Wenn der Rotor symmetrisch hergestellt
ist, kann er im unbelasteten Zustand auch in Fällen verwendet warm den, in welchen
er in einer umgekehrten Richtung zur Drehung angetrieben wird, so daß abgenutzte
voreilende Flächen durch nicht abgenutzte nacheilende Flächen ersetzt werden können.
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Für den Fachmann ergeben sich noch weitere Abänderungsmöglichkeiten,
so daß die Erfindung nicht auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt
ist, sondern innerhalb ihres Rahmens Abänderungen er fahren kann.