DE3640315A1 - Vorrichtung zum belueften von fluessigkeiten, insbesondere fuer eine flotation - Google Patents
Vorrichtung zum belueften von fluessigkeiten, insbesondere fuer eine flotationInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Belüften
von Flüssigkeiten, insbesondere für eine Flotation,
ausgebildet als Ringinjektor, in dessen von der
Flüssigkeit durchströmten Gehäuse ein Mittelstück
angeordnet ist, das mit dem Gehäuse einen Ringkanal
bildet, wobei der Ringkanal in Höhe der
Luftaustrittsöffnungen in der Gehäusewandung seinen
geringsten Querschnitt aufweist und in
Flüssigkeitsströmungsrichtung im Anschluß an die
Ringkanal-Engstelle eine schlagartige
Querschnittsvergrößerung des Ringkanals vorgenommen
ist, an die sich die Misch- und Dispergierstrecke zum
Gehäuseausgang anschließt.
Vorrichtungen dieser Art sind bekannt und werden u. a.
bei der Flotation angewendet, um die in einer Trübe
enthaltenen Feststoffe voneinander zu trennen. Die
schlechter zu benetzenden Feststoffpartikel lagern
sich an Luftbläschen an, die in derartigen
Vorrichtungen, auch Begaser, Injektoren oder Reaktoren
genannt, erzeugt werden. Die an den Luftbläschen
angelagerten Feststoffe werden in der Regel über den
Rand des Trenn- oder Flotationsgefäßes ausgetragen.
Bei allen Belüftungsvorrichtungen dieser Gattung
strebt man an, die Größe der Luftbläschen möglichst
gering zu halten, weil dadurch bei der Flotation die
Anlagerung von Feststoffpartikeln erleichtert wird.
Eine Vorrichtung zur Vermischung von Gasen und
Flüssigkeiten wurde bereits vor 50 Jahren in der US-PS
18 10 131 beschrieben. Diese Vorrichtung zeigt
Merkmale einer Belüftungseinrichtung, wie sie
beispielsweise später (DE-OS 34 12 431) als
Vorrichtung zum Belüften von Dispersionen,
insbesondere als Flotationsvorrichtung zum Deinken von
Faserstoffsuspersionen mit Ringinjektor, bekannt
geworden ist.
Dem Ringinjektor wird über Luftzuführkanäle in der
Mischstrecke Luft zugeführt. Der sich im Ringinjektor
bildende ringförmige Spalt wird dadurch innen und
außen belüftet. Die Mischstrecke und das Mittelstück,
das sich zentrisch innerhalb der Misch- und Zugstrecke
befindet, sind stufenförmig abgesetzt, wodurch die
Luft analog einer Wasserstrahlpumpe in den Innen- und
den Außenbereich des sich bildenden
Dispersionsstrahles eingesaugt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, Vorrichtungen des
Standes der Technik dahingehend zu verbessern, daß der
spezifische Energieverbrauch reduziert und der Grad
der Selektivität erhöht wird.
Diese Vorrichtung soll insbesondere für die Flotation
von Kohle und sonstigen Aufbereitungsstoffen geeignet
sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß die Belüftungsvorrichtung nach dem
Oberbegriff des Hauptanspruchs bei Eintritt der Trübe
in den Belüftungsraum eine Spaltweite aufweist, die zu
einer Mindesttrübegeschwindigkeit V₁ von 2,0 m/s
führt. Das Mittelstück der Vorrichtung erstreckt sich
bis zum Gehäuseausgang. Der Ringkanal weist von der
schlagartigen Erweiterung bis zum Gehäuseausgang den
gleichen Querschnitt auf, und die Länge der Misch- und
Dispergierstrecke beträgt mehr als das 20fache der
Ringspaltbreite des Ringkanals.
Weitere konstruktive Einzelheiten sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Die Unterteilung des Kerns der Belüftungsvorrichtung
in den Verteilkegel und das Mittelstück, die
zusammenschraub- oder -steckbar sind, ermöglicht es,
unterschiedliche Verteilkegel und Mittelstücke zu
kombinieren. Es können, je nach Anforderung,
Verteilkegel verschiedenen Durchmessers der Basis des
geraden Kreiskegels und/oder Kegel mit
unterschiedlichen Winkeln zwischen Basis und
Seitenlinie des Kreiskegels, d. h. mit vergrößerter
oder verkleinerter Steigung eingesetzt werden. Durch
Änderung des Basisdurchmessers des Verteilkegels wird
der Ringkanalquerschnitt in Höhe der
Luftaustrittsöffnungen verändert. Mit dem Winkel der
Steigung des Kegels läßt sich die Trübeverteilung
beeinflussen.
Die am Mittelstück und/oder im Gehäuseoberteil
angeordneten Leisten dienen der Zentrierung des
Mittelstückes innerhalb der Misch- und
Dispergierstrecke. Derartige Leisten können auch
schraubenförmig ausgeführt sein, und es hat sich
gezeigt, daß hierdurch der axialen Strömung des
Trübe-Luft-Gemisches eine Drallströmung überlagert
wird, die sich vorteilhaft für die Anlagerung der
Feststoffpartikel an die Luftbläschen auswirkt.
Dies gilt auch für die Ausführungsform mit
schraubenförmig genutetem Mittelstück und/oder
entsprechend genuteter Innenwand des Gehäuseoberteils.
In diesem Fall kann die Zentrierung des Mittelstückes
durch die Anordnung von z. B. Zentrierstiften, die das
Mittelstück im Gehäuse Oberteil halten, erfolgen.
Aus Tafel 1 sind die Versuchsbedingungen und Versuchsergebnisse,
die mit erfindungsgemäßen Ringinjektoren der Typen 1 bis 3 erzielt
wurden, ersichtlich. Bei den Flotationsversuchen im halbtechnischen
Maßstab wurde als Aufgabegut Flotationsschlamm aus
einer Steinkohlenwäsche eingesetzt.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Belüftungsvorrichtung wird anhand der schematischen
Zeichnung näher erläutert.
Die in der Querschnittsansicht dargestellte
Belüftungsvorrichtung besteht aus einem mehrteiligen
Gehäuse. Das Gehäuseunterteil (3) weist einen
Anschlußflansch (1) auf, an den die (nicht
dargestellte) Trübeleitung angeschlossen wird. Der
Pfeil kennzeichnet die Fließrichtung der Trübe. Der
Eingangsdurchmesser der Belüftungsvorrichtung ist mit
(Q₁) bezeichnet.
An das Gehäuseunterteil (3) schließt sich ein
Gehäuseabschnitt an, in dem sich die Luftkammer (4)
befindet mit der ringförmigen Luftaustrittsöffnung.
Der Luftkammer (4) strömt das Belüftungsmedium über
eine (nicht dargestellte) Luftleitung zu.
Durch Zwischenlegen von Distanzringen (13) läßt sich
die Spaltweite der Luftaustrittsöffnungen im Ringspalt
der Luftkammer (4) verändern.
Oberhalb des Gehäuseunterteils (3) mit Luftkammer (4)
ist das Gehäuseoberteil (7) angeordnet. Der Flansch
(5) dient zur Befestigung der Belüftungsvorrichtung
innerhalb einer Leitung zum (nicht dargestellten)
Trenngefäß oder bei Anordnung der
Belüftungsvorrichtung außerhalb des Trenngefäßes als
Leitungsanschluß an das Trenngefäß.
Innerhalb des Gehäuses der Belüftungsvorrichtung
befindet sich der Kern, der aus einem Verteilkegel (2)
und dem Mittelstück (10) besteht. Verteilkegel und
Mittelstück sind zusammenschraub- oder -steckbar. Die
Trennstelle befindet sich an dem Übergang der
Querschnittsreduzierung des Verteilkegels zum
Mittelstück gleichbleibenden Durchmessers. Das
Mittelstück (10) weist auf seiner ganzen Länge einen
bis zum Gehäuseausgang (12) gleichbleibenden
Durchmesser auf.
In Höhe des Luftaustritts aus der Luftkammer (4)
befindet sich die engste Stelle des Ringkanals für den
Durchfluß der Trübe. Diese Engstelle (Q₂) wird durch
den größten Durchmesser des Verteilkegels (2)
gebildet. Die durch die konstruktive Ausbildung des
Verteilkegels (2) in seinem oberen Abschnitt
entstehende schlagartige Querschnittsvergrößerung des
Ringkanals zwischen Verteilkegel und Innenwand des
Gehäuseoberteils verhindert trotz Aufnahme von Luft
aus der Luftkammer eine Geschwindigkeitserhöhung in
der Flotationstrübe.
Im Anschluß an die engste Stelle des Ringkanals
schließt sich die Misch- und Dispergierstrecke (6) mit
einer Länge L₁ und gleichbleibender Spaltweite (Q₃)
bis zum Gehäuseausgang (12) an.
Auf dem Mittelstück (10) ist eine schraubenförmig
ausgeführte Leiste (8) angedeutet, die der Zentrierung
des Mittelstückes im Gehäuseoberteil (7) und der
Erzeugung einer Drallströmung des Trübe-Luft-Gemisches
dienen soll.
Eine Haltevorrichtung (9) in Form eines einstellbaren
Stiftes befindet sich am Gehäuseoberteil (7) unterhalb
des Gehäuseausgangs (12).
- Bezugsziffernliste: 1Anschlußflansch an die Trübeleitung 2Verteilkegel 3Gehäuseunterteil 4Luftkammer im Gehäuseunterteil 5Befestigungsflansch im oder am Trenngefäß 6Misch- und Dispergierstrecke 7Gehäuseoberteil 8Leiste 9Haltevorrichtung für Mittelstück 10Mittelstück 11schlagartige Erweiterung 12Gehäuseausgang 13Distanzring L₁Länge der Misch- und Dispergierstrecke Q₁Eingangsdurchmesser Q₂Spaltweite der Misch- u. Dispergierstrecke (Engstelle) Q₃Ringspaltbreite der Misch- und Dispergierstrecke
Claims (6)
1. Vorrichtung zum Belüften von Flüssigkeiten,
insbesondere für eine Flotation, ausgebildet als
Ringinjektor, in dessen von der Flüssigkeit
durchströmten Gehäuse ein Mittelstück angeordnet
ist, das mit dem Gehäuse einen Ringkanal bildet,
wobei der Ringkanal in Höhe der
Luftaustrittsöffnungen in der Gehäusewandung
seinen geringsten Querschnitt aufweist und in
Flüssigkeitsströmungsrichtung im Anschluß an die
Ringkanal-Engstelle eine schlagartige
Querschnittsvergrößerung des Ringkanals
vorgenommen ist, an die sich die Misch- und
Dispergierstrecke zum Gehäuseausgang anschließt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Belüftungsvorrichtung bei Eintritt der Trübe in den Belüftungsraum eine Spaltweite (Q₂) aufweist, die zu einer Mindesttrübgeschwindigkeit V₁ von 2,0 m/s führt,
ein Mittelstück (10) aufweist, das sich bis zum Gehäuseausgang (12) erstreckt,
der Ringkanal von der schlagartigen Erweiterung (11) bis zum Gehäuseausgang den gleichen Querschnitt aufweist und die Länge der Misch- und Dispergierstrecke (6) mehr als das 20fache der Ringspaltbreite (Q₃) beträgt.
daß die Belüftungsvorrichtung bei Eintritt der Trübe in den Belüftungsraum eine Spaltweite (Q₂) aufweist, die zu einer Mindesttrübgeschwindigkeit V₁ von 2,0 m/s führt,
ein Mittelstück (10) aufweist, das sich bis zum Gehäuseausgang (12) erstreckt,
der Ringkanal von der schlagartigen Erweiterung (11) bis zum Gehäuseausgang den gleichen Querschnitt aufweist und die Länge der Misch- und Dispergierstrecke (6) mehr als das 20fache der Ringspaltbreite (Q₃) beträgt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kern der Belüftungsvorrichtung aus dem
Verteilkegel (2) und dem Mittelstück (10) besteht
und beide Teile zusammenschraub- oder -steckbar
sind (11).
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftaustrittsöffnung veränderbar ist und
vorzugsweise durch Zwischenlage von Distanzringen
(13) zwischen Luftkammer-Gehäuseteil (4) und
Gehäuseunterteil (3) einstellbar ist.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Misch- und Dispergierstrecke (6) mit
mindestens einer Leiste (8) versehen ist, die
gleichmäßig am Umfang verteilt, sich erstreckend
von der Stelle der schlagartigen Erweiterung (11)
bis zum Gehäuseausgang (11), am Mittelstück (10)
und/oder im Gehäuseoberteil (7) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leiste (8) bzw. die Leisten
schraubenförmig mit mindestens einem Schraubengang
ausgeführt ist (sind).
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Mittelstück (10) und/oder die Innenwand
des Gehäuseoberteils (7) schraubenförmig genutet
sind.
Priority Applications (7)
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