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Dokumentenidentifikation DE10047958A1 18.04.2002
Titel Flotationsvorrichtung
Anmelder Meri Entsorgungstechnik für die Papierindustrie GmbH, 80333 München, DE
Erfinder Menke, Lucas, 82031 Grünwald, DE;
Troubounis, George, Dr., 80331 München, DE
Vertreter Lewinsky & Partner GbR, Pat.- und Rechtsanwälte, 80689 München
DE-Anmeldedatum 27.09.2000
DE-Aktenzeichen 10047958
Offenlegungstag 18.04.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.04.2002
IPC-Hauptklasse B03D 1/14
IPC-Nebenklasse D21F 1/70   
Zusammenfassung Eine Flotationsvorrichtung zur Trennung von Stoffen oder Stoffgemischen aus Suspensionen umfaßt einen Reaktions- und Mischraum (18) mit exzentrischem Zulauf (16) für die Mischung der Suspensionsteilchen mit Gasblasen und zur Weiterleitung in mindestens ein zentral angeordnetes vertikales Suspensions-Verteilrohr (26), wobei das Suspensions-Verteilrohr (26) und das Klarfluid-Sammelrohr (48) nebeneinander angeordnet sind, die Lamellen (30) das Suspensions-Verteilrohr (26) sowie das Klarfluid-Sammelrohr (48) ringförmig umschließen und jeder zweite Lamellenringraum (31) zwischen benachbarten Lamellen (30) mit dem Suspensions-Verteilrohr (26) und jeder andere Lamellenzwischenraum (31) mit dem Klarfluid-Sammelrohr (48) verbunden ist, so daß die Strömung aus einem Lamellenzwischenraum (31) von innen nach außen zum Trennraum (32) hin und anschließend in einen benachbarten Lamellenzwischenraum (31) von außen nach innen erfolgt.
Die wesentlichsten Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß sich durch die Kombination der Lamellenanordnung mit dem exzentrisch beschickten Reaktions- und Mischraum eine verbesserte Flockenbildung und damit bessere Prozeßwerte im Filtrat ergibt. Durch die Abscheidung mittels des doppellamelligen Prinzips ergeben sich bessere Abscheidungswerte.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Flotationsvorrichtung zur Trennung von Stoffen oder Stoffgemischen aus Suspensionen zur Bildung mindestens einer stoffreichen und einer stoffarmen Fraktion, mit mehreren in einem Flotationstank übereinander angeordneten, rotationssymmetrischen Lamellen, wobei die stoffarme Fraktion beim Trennvorgang in Lamellenzwischenräume zwischen den Lamellen eintritt und zu einem Klarfluid-Sammelrohr gelangt und horizontal außerhalb der Lamellen ein vertikal sich erstreckender ringförmiger Trennraum ausgebildet ist, der mit einem oberhalb der Lamellen vorgesehenen Ablauf für die stoffreiche Fraktion kommuniziert.

Aus der US 3,182,799 ist eine Flotationsvorrichtung mit rechteckigem Grundriß bekannt, bei der aufwärts gerichtete Lamellen vorhanden sind, wobei im Zwischenraum zwischen je zwei Lamellen oben ein Suspensionseinlaß und darunter ein Klarfluid-Auslaß vorgesehen sind, wobei zwischen Ein- und Auslaß kurze Ablenkbleche vorhanden sind. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß aufgrund der Dimensionierung vor allem der Ablenkbleche bei hoher hydraulischer Belastung (hohe Drücke oder Durchsätze) ein "Kurzschlußstrom" vom Zulauf zum Ablauf entsteht, der drastisch verschlechterte Wirkungsgrade bei der Trennung bewirkt. Ferner die Reinigung der Anlage, wie diese insbesondere in der Papierindustrie bei der Farbumstellung erforderlich ist, sehr aufwendig aufgrund der separaten Zulaufleitungen.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Flotationsvorrichtung zu schaffen, welche die oben genannten Nachteile vermeidet und sich insbesondere durch eine wirksame Trennung der gewünschten Stoffe der Suspension in eine stoffarme und eine stoffreiche Fraktion auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die wesentlichsten Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß gegenüber horizontalen Flotationsvorrichtungen die Installationsfläche reduziert ist und damit die Flotationsleistung pro Installationsfläche größer ist. Durch die Kombination der Lamellenanordnung mit dem exzentrisch beschickten Reaktions- und Mischraum ergibt sich eine verbesserte Flockenbildung und damit bessere Prozeßwerte im Filtrat. Durch die Abscheidung mittels des doppellamelligen Prinzips ergeben sich bessere Abscheidungswerte.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen mit einer Flotationsvorrichtung;

Fig. 2 drei schematische Querschnitte durch die Flotationsvorrichtung gemäß Fig. 1 entlang der Linien A-A, B-B und C-C;

Fig. 3 einen schematischen Axialschnitt durch eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen mit einer Flotationsvorrichtung;

In Fig. 1 ist im schematischen Axialschnitt eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt, mithin eine Flotationsvorrichtung 10a. In den Fig. 2a, 2b und 2c sind drei Querschnitte durch die Flotationsvorrichtung 10a entlang der Linien A-A (Fig. 2a); B-B (Fig. 2b) und C-C (Fig. 2c) dargestellt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 besteht die Flotationsvorrichtung 10a im wesentlichen aus einem runden Flotationstank 12, an dessen Unterende der Suspensionseinlauf sowie der Klarfluid-Auslaß und an dessen Oberende der Ablauf für das Flotat vorgesehen ist. Wie durch die Flansche 14 angedeutet, kann der Flotationstank aus mehreren Segmenten aufgebaut sein.

Im einzelnen ist im unteren Bereich der Flotationsvorrichtung 10a ein Suspensionszulauf 16 vorgesehen, der in einen doppelkonischen Reaktions- und Mischraum 18 exzentrisch einmündet. Im kegelförmigen Bodenbereich des Reaktions- und Mischraums 18 ist ein Sedimentauslaß 20 vorgesehen, der mit einer Sedimentleitung 22 verbunden ist, die mit einem zeitgetakteten Sedimentventil 24 verschlossen ist.

Der obere Konus des Reaktions- und Mischraums 18 mündet in mindestens ein vertikal etwa mittig im Flotationstank 12 angeordnetes Suspensionsverteilrohr 26, das eine Vielzahl von vorzugsweise schlitzartigen Suspensionsauslässen 28 in das Innere des Flotationstanks 12 aufweist.

Im Flotationstank 12 und das mindestens eine Suspensionsverteilrohr 26 ringförmig umschließend sind eine Vielzahl konisch sich nach oben erweiternde ringförmige Lamellen angeordnet, wovon jede zweite Lamelle 30a in Radialrichtung kürzer und jede andere Lamelle 30b länger ausgeführt ist. Die Suspensionsauslässe 28 münden in erste Lamellenringräume 31a, die jeweils unten von einer langen Lamelle 30b und oben von einer kurzen Lamelle 30a begrenzt werden. Alternierend mit den ersten Lamellenringräumen 31a sind zweite Lamellenringräume 31b ausgebildet, die jeweils unten von einer kurzen Lamelle 30a und oben von einer langen Lamelle 30b begrenzt werden.

Radial außerhalb der langen Lamellen 30b erstreckt sich bis zur Wandung des Flotationstankes 12 ein ringförmiger Trennraum 32, der mit einem im oberen Bereich des Flotationstankes 12 vorgesehenen Flotatsammelraum 34 kommuniziert. Dort ist am Flotationstank 12 eine Räumpaddelvorrichtung 36 montiert, die mehrere über zwei Walzenanordnungen 38a, 38b und Endlosbänder 40 umlaufende Räumpaddel 42 umfassen, welche in den Flotatsammelraum 34 eintauchen und zu einer umlaufenden Flotatabführrinne 44 führen.

Die zweiten Lamellenringräume 31b weisen innenendig vorzugsweise schlitzartige Klarfluidauslässe 46 auf, über die eine Verbindung zu mindestens einem Klarfluid-Sammelrohr 48 gebildet wird. Das mindestens eine Klarfluid-Sammelrohr 48 mündet wiederum in einen Klarfluid-Reservoir 50, der mit einer Klarfluid-Ableitöffnung 52 kommuniziert, welche mit einem nicht gezeigten Regelventil versehen ist, um das Flüssigkeitsniveau im Flotationstank 12 einzustellen.

Wie sich aus Fig. 2b ergibt, sind mehrere Suspensionsverteilrohre 26 und mehrere Klarfluid-Sammelrohre 48 zu einem Zellrohr zusammengefaßt, das aus mehreren im Querschnitt kreissektorartig geformten parallelen Rohren besteht, wobei jedes zweite Sektorrohr ein Suspensionsverteilrohr 26 und jedes anderes Sektorrohr ein Klarfluid-Sammelrohr 48 bildet. Das Zellrohr ist in der dargestellten Ausführung im Querschnitt kreisrund. Es kann alternativ auch vieleckig, insbesondere quadratisch ausgebildet sind, und insbesondere auch vier im Quadrat nebeneinander angeordneten wiederum quadratischen Rohren bestehen, von denen je zwei gegenüberliegende Rohre Suspensionsverteilrohre 26 und die anderen Rohre Klarfluid- Sammelrohre 48 sind.

Die Lamellen 30 sind in Fig. 2b mit kreisrundem Querschnitt dargestellt. Andere Formen wie Vielecke, insbesondere ein Quadrat, können ebenfalls zur Anwendung kommen. Die kürzeren Lamellen 30a sind ca. 5% bis 40%, vorzugsweise 10% bis 20%, kürzer als die längeren Lamellen 26b.

Der Trennraum 26 hat vorzugsweise eine Breite, die zwischen 10% und 30% der Länge der längeren Lamellen 30b entspricht.

Im Betrieb wird eine Suspension, vorzugsweise aus Wasser, die auch Schwerteile enthalten kann, über den Suspensionszulauf 16 exzentrisch tangential in den Reaktions- und Mischraum 18 eingeleitet. Die Suspension kann entweder vor dem Eintritt in den Reaktions- und Mischraum 18 oder kurz danach mit Gasblasen versetzt werden und/oder es können chemische oder physikalische Flockungshilfsmittel zugesetzt werden. Durch die tangentiale Einströmung der Suspension in den Reaktions- und Mischraum 18 erfolgt eine wirksame Abscheidung der Schwerteile, die nach unten sinken und über den Sedimentauslaß 20 abgeführt werden.

Aus dem Reaktions- und Mischraum 18 strömt die mit Flockungsmitteln und/oder Gasblasen versetzte Suspension in das oberhalb angeordnete Suspensionsverteilrohr 26, und von dort über die Suspensionsauslässe 28 in die ersten Lamellenringräume 31a. Die Suspension strömt anschließend unter stetiger Verlangsamung radial nach außen und oben und gelangt in den Trennraum 32. Dabei erfolgt zunehmend eine Auftrennung der Suspension in Klarfluid und die abzutrennenden Stoffe, also Feststoffe, gelöste und teilgelöste Stoffe. Während die abzutrennenden Stoffe im Trennraum nach oben zum Flotatsammelraum 34 hin strömen, strömt die Masse des Klarfluides in die zweiten Lamellenringräume 31b, die alternierend zu den ersten Lamellenringräumen 31a angeordnet sind. Durch die Lamellenringräume 31b strömt das Klarfluid schräg nach unten und innen, wobei eine weitere Abtrennung der Feststoffe, gelösten und teilgelösten Stoffe erfolgt, die nach oben und außen zum Trennraum 32 zurückströmen. Das Klarfluid strömt über die schlitzartigen Klarfluidauslässe 46 in das Klarfluid-Sammelrohr 48 und von dort in das Klarfluid-Ableitöffnung 50, von wo es über die mit einem Regelventil versehene Klarfluid-Ableitöffnung 52 aus der Flotationsvorrichtung 10a geregelt abgeleitet wird.

In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in der gleiche Bezugszeichen die gleichen Bauteile wie in den Fig. 1 und 2 bezeichnen. Diese zweite Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der ersten lediglich dadurch, daß die Einströmung der Suspension aus dem Suspensionsverteilrohr 26 über die Suspensionsauslässe 28 in zweite Lamellenringräume 31b erfolgt, die jeweils unten von einer kurzen Lamelle 30a und oben von einer langen Lamelle 30b begrenzt werden. Dementsprechend erfolgt die Strömung des Klarfluides aus dem Trennraum 32 in die ersten Lamellenringräume 31a, die jeweils unten von einer langen Lamelle 30b und oben von einer kurzen Lamelle 30a begrenzt werden.

Durch diesen Unterschied erfolgt die Hauptströmung des Klarfluides nach unten und somit entgegen dem Hauptstrom der Feststoffe, gelösten und teilgelösten Stoffe, die nach oben zum Flotatsammelraum 34 hin erfolgt. Durch diesen Gegenstrom und die damit erzeugten Verwirbelungen ergibt sich für spezielle Suspensionszusammensetzungen ein besserer Trennungsgrad als mit der Ausführung gemäß den Fig. 1 und 2.

Die Erfindung ist vorzugsweise bei der Wasseraufbereitung in Papierfabriken oder Abwasserklärung einsetzbar. Die Suspension enthält beispielsweise als Feststoffe: Fasern, Mineralpartikel oder Mikroorganismen, als teilgelöste Stoffe Kolloidalstoffe, Fette, Farbpigmente und als gelöste Stoffe Kohlehydrate, Salze, organische oder anorganische Säuren.


Anspruch[de]
  1. 1. Flotationsvorrichtung zur Trennung von Stoffen oder Stoffgemischen aus Suspensionen zur Bildung mindestens einer stoffreichen und einer stoffarmen Fraktion, mit mehreren in einem Flotationstank übereinander angeordneten, rotationssymmetrischen Lamellen, wobei die stoffarme Fraktion beim Trennvorgang in Lamellenzwischenräume zwischen den Lamellen eintritt und zu einem Klarfluid-Sammelrohr gelangt, wobei horizontal außerhalb der Lamellen ein vertikal sich erstreckender ringförmiger Trennraum ausgebildet ist, der mit einem oberhalb der Lamellen vorgesehenen Ablauf für die stoffreiche Fraktion kommuniziert, gekennzeichnet durch

    einen Reaktions- und Mischraum (18) mit exzentrischem Zulauf (16) für die Mischung der Suspensionsteilchen mit Gasblasen und zur Weiterleitung in mindestens ein zentral angeordnetes vertikales Suspensions-Verteilrohr (26);

    wobei das Suspensions-Verteilrohr (26) und das Klarfluid-Sammelrohr (48) nebeneinander angeordnet sind;

    die Lamellen (30) das Suspensions-Verteilrohr (26) sowie das Klarfluid-Sammelrohr (48) ringförmig umschließen;

    jeder zweite Lamellenringraum (31) zwischen benachbarten Lamellen (30) mit dem Suspensions-Verteilrohr (26) und jeder andere Lamellenzwischenraum (31) mit dem Klarfluid-Sammelrohr (48) verbunden ist, so daß die Strömung aus einem Lamellenzwischenraum (31) von innen nach außen zum Trennraum (32) hin und anschließend in einen benachbarten Lamellenzwischenraum (31) von außen nach innen erfolgt.
  2. 2. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (30) und/oder der Flotationstank (12) rund oder regelmäßig vieleckig ausgebildet sind.
  3. 3. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (30) im wesentlichen konisch oder umgekehrt pyramidenförmig ausgebildet sind.
  4. 4. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (30) in Radialrichtung nach schräg oben verlaufen.
  5. 5. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß abwechselnd in Radialrichtung kürzere Lamellen (30a) und längere Lamellen (30b) übereinander angeordnet sind.
  6. 6. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein unten durch eine längere Lamelle (30b) und oben durch eine kürzere Lamelle (30a) gebildeter erster Lamellenringraum (31a) mit dem Suspensions- Verteilrohr (26) und ein unten durch eine kürzere Lamelle (30a) und oben durch eine längere Lamelle (30b) gebildeter zweiter Lamellenringraum (31a) mit dem Klarfluid-Sammelrohr (48) verbunden ist.
  7. 7. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein unten durch eine kürzere Lamelle (30a) und oben durch eine längere Lamelle (30b) gebildeter zweiter Lamellenringraum (31b) mit dem Suspensions- Verteilrohr (26) und ein unten durch eine längere Lamelle (30b) und oben durch eine kürzere Lamelle (30a) gebildeter erster Lamellenringraum (31a) mit dem Klarfluid-Sammelrohr (48) verbunden ist.
  8. 8. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kürzeren Lamellen (30a) in Radialrichtung um 5% bis 40% kürzer sind als die längeren Lamellen (30b).
  9. 9. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennraum (32) zwischen den Enden der Lamellen (30) und der Wandung des Flotationstanks (12) eine Erstreckung in Radialrichtung zwischen 10% und 30% der Erstreckung der längeren Lamellen (30b) hat.
  10. 10. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Lamellen (30) zur Horizontalen zwischen 10° und 60°, vorzugsweise zwischen 30° und 50° beträgt.
  11. 11. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zentrisch im Flotationstank (12) ein Leitungsrohr angeordnet ist, das sowohl das mindestens eine Suspensions-Verteilrohr (26) als auch das mindestens eine Klarfluid-Sammelrohr (48) umfaßt.
  12. 12. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsrohr in mindestens zwei Sektorenleitungen aufgeteilt ist, dessen eine Sektorenleitung das Suspensions-Verteilrohr (26) und dessen zweite Sektorenleitung das Klarfluid-Sammelrohr (48) bildet.
  13. 13. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsrohr in 4 bis 8, vorzugsweise 6 Sektorenleitungen aufgeteilt ist, wobei sich in Umfangsrichtung die Suspensions-Verteilrohre (26) und Klarfluid-Sammelrohre (48) abwechseln.
  14. 14. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Leitungsrohr horizontale Durchtrittsschlitze (28, 46) etwa der Sektorenbreite ausgebildet sind für den Austritt der Suspension aus dem Suspensions-Verteilrohr (26) sowie den Eintritt des Klarfluides in das Klarfluid-Sammelrohr (48), jeweils in die bzw. aus den zugehörigen Lamellenringräumen (31).
  15. 15. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktions- und Mischraum (18) doppelkonisch ausgebildet ist, wobei der obere Konus in das mindestens eine Suspensions-Verteilrohr (26) und der untere Konus in einen Sedimentauslaß (20) mündet.
  16. 16. Flotationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Sockelbaugruppe, eine Deckelbaugruppe sowie mehrere vertikal übereinander zusammenfügbare Lamellenbaugruppen umfaßt, wobei jede Lamellenbaugruppe Verteil- und Sammelrohrabschnitte, Ringraumaußenwandabschnitte sowie mehrere Lamellen (30) umfaßt.






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