[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Flotation einer Flüssigkeit mit einem
Behälter, in den die zu flotierende Flüssigkeit durch wenigstens eine Düse zugeführt
wird.
[0002] Bei der Flotation werden in eine Flüssigkeit, wie einer Suspension bei der Papierherstellung,
feinste Gasbläschen eingebracht, an welche sich aus der Flüssigkeit abzuscheidende
Feststoffteilchen oder Verunreinigungen beim Aufsteigen der Gasbläschen anlagern.
Der Schaum mit den gebundenen Feststoffteilchen an der Oberfläche der Flüssigkeit
wird anschließend abgeführt.
[0003] Eine Möglichkeit, die Flüssigkeit und die Gasbläschen in den Behälter zuzuführen,
besteht darin, die Flüssigkeit über eine Düse, die über dem Flüssigkeitsspiegel im
Behälter angeordnet ist, mit Druck zuzuführen, wodurch gleichzeitig fein verteilte
Luft in die Flüssigkeit mitgerissen wird. Die dadurch entstehenden Gasbläschen entbinden
sich und erfüllen dann die beschriebene, flotierende Funktion.
[0004] Die Verweildauer der Flüssigkeit im Behälter hängt maßgeblich von der Wirksamkeit
der Flotation ab, welche wiederum von der Menge und Größe der Gasbläschen abhängt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten
Gattung zur Verfügung zu stellen, bei der ein möglichst hoher Anteil feiner Gasbläschen
in der im Behälter aufgenommenen Flüssigkeit erzeugt wird.
[0005] Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches
1.
[0006] Bei der Erfindung tritt der Strahl aus der Düse nicht unmittelbar in die Flüssigkeit
bzw. Suspension ein, sondern zunächst durch ein nach der Düse angeordnetes Rohr, worauf
der Flüssigkeitsstrahl in die Flüssigkeit eintritt. Da zwischen der Düse und dem Rohr
ein Spalt zum Zuführen von Gas, insbesondere Luft, angeordnet ist, kann der Anteil
an durch den Flüssigkeitsstrahl mitgenommener bzw. mitgerissener Luft erhöht werden,
wodurch sich eine höhere Anzahl fein verteilter Gasbläschen bilden lässt.
[0007] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Innendurchmesser des Rohres
größer als der Außendurchmesser der Düse. Auf diese Weise kann ein Ringspalt zwischen
Düse und Rohr gebildet werden, durch den sich zusätzliche Luft sehr effektiv in die
Flüssigkeit einbringen lässt.
[0008] In einer Ausführungsform kann sich die Düse bis in das Rohr erstrecken. In einer
anderen, alternativen Ausführungsform ist das Rohr in Strömungsrichtung der Flüssigkeit
von der Düse beabstandet. Mit Hilfe dieser beiden Ausführungsformen lässt sich die
Größe und Anordnung des Spaltes zum Zuführen von Luft sehr genau einstellen, wodurch
auch die Menge an in die Flüssigkeit eingebrachter Luft sehr gut dosiert werden kann.
[0009] Ein Problem beim Zuführen der Flüssigkeit an der Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels
durch eine Düse besteht darin, dass der im unmittelbaren Bereich neben dem Flüssigkeitsstrahl
an der Oberfläche der Flüssigkeit befindliche Schaum mit daran angelagerten Feststoffteilchen
wieder in die Flüssigkeit mitgerissen wird, was sich auf die Effizienz der Flotation
nachteilig auswirkt.
[0010] Um dieses Problem zu lösen ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
vorgesehen, dass das Rohr in die Flüssigkeit eintaucht. Da das Rohr in die Flüssigkeit
eintaucht, bildet dieses einen Schutz gegen eine Annäherung des an der Oberfläche
der Flüssigkeit schwimmenden Schaums an den in die Flüssigkeit eintretenden Strahl,
sodass zuverlässig verhindert wird, dass an der Flüssigkeitsoberfläche schwimmender
Schaum durch den Flüssigkeitsstrahl wieder in die Flüssigkeit hineingerissen wird.
[0011] In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass
in Strömungsrichtung der Flüssigkeit nach dem ersten Rohr ein weiteres Rohr angeordnet
ist und dass zwischen dem ersten Rohr und dem weiteren Rohr ein Spalt zum Zuführen
von Gas, insbesondere Luft, angeordnet ist.
[0012] Mit dem weiteren Rohr kann ein weiterer Spalt zum Zuführen von Luft gebildet werden,
sodass sich der Anteil von in die Flüssigkeit zugeführter Luft weiter erhöhen lässt.
[0013] Der Innendurchmesser des weiteren Rohres kann in einer bevorzugten Ausführungsform
wiederum größer als der Außendurchmesser des ersten Rohres sein. Des Weiteren ist
es auch bei der Anordnung eines weiteren Rohres möglich, dass sich das erste Rohr
bis in das weitere Rohr erstreckt oder dass das weitere Rohr in Strömungsrichtung
der Flüssigkeit vom ersten Rohr beabstandet ist.
[0014] Im Rahmen der Erfindung ist dabei bevorzugt, dass das weitere Rohr in die Flüssigkeit
eintaucht, mit dem bereits geschilderten Effekt, dass auf diese Weise verhindert wird,
dass an der Flüssigkeitsoberfläche schwimmender Schaum wieder in die Flüssigkeit mitgerissen
wird.
[0015] Um den Anteil von Luft in der Flüssigkeit weiter zu erhöhen, kann des Weiteres vorgesehen
sein, dass in der Düse eine Leitung zum Zuführen von Gas, insbesondere Luft, angeordnet
ist.
[0016] Schließlich kann im Rahmen der Erfindung noch vorgesehen sein, dass die Düse und
das erste Rohr und ggf. das weitere Rohr in einem Winkel ungleich 90° zur Flüssigkeitsoberfläche
ausgerichtet sind. Auf diese Weise kann im Behälter eine gerichtete Strömung erzeugt
werden, mit welcher die aufsteigenden Gasbläschen gezielt in einen Bereich des Behälters
gelenkt werden, wo sie ungehindert aufsteigen können und in dem beispielsweise der
Schaum besonders einfach abgeführt werden kann.
[0017] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
[0018] Es zeigt: Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Düse, die bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung eingesetzt werden kann, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform einer Düse
mit einer Leitung zum Zuführen von Luft, Fig. 3 eine erste Ausführungsform der Erfindung
mit einem über dem Flüssigkeitsspiegel angeordneten Rohr, Fig. 4 die Ausführungsform
der Erfindung gemäß Fig. 3, allerdings mit in die Flüssigkeit eingetauchtem Rohr,
Fig. 5 eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit zwei Rohren, wobei die Rohre
über dem Flüssigkeitsspiegel angeordnet sind und Fig. 6 die Ausführungsform gemäß
Fig. 5, bei der das unterste Rohr in die Flüssigkeit eingetaucht ist.
[0019] In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer Düse 1 dargestellt, die an einer Zuführleitung
2 angeschlossen ist. Über diese Zuführleitung 2 wird in Richtung des Pfeiles 3 eine
Flüssigkeit, insbesondere eine Suspension bei der Papierherstellung, zugeführt, die
in Richtung des Pfeiles 4 aus der Düse 1 austritt.
[0020] In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform einer Düse 1 dargestellt, die bei der Erfindung
ebenfalls zum Einsatz kommen kann. Bei dieser Ausführungsform ist die Düse wiederum
an einer Zuführleitung 2 angebracht, wobei die Suspension in Richtung des Pfeiles
3 zugeführt wird und in Richtung der Pfeile 4 aus der Düse 1 austritt. In der Düse
1 ist des Weiteren eine Leitung 5 zum Zuführen von Luft angeordnet, die in Richtung
des Pfeiles 6 aus der Leitung 5 austritt.
[0021] In Fig. 3 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der in Strömungsrichtung
4 der Suspension nach der Düse 1 ein Rohr 7 angeordnet ist. Dieses Rohr weist einen
Innendurchmesser auf, der größer als der Außendurchmesser der Düse 1 ist. Des Weiteren
ist das Rohr 7 in Strömungsrichtung 4 gesehen von der Düse 1 beabstandet. Durch den
sich dabei bildenden Spalt 8 wird durch die aus der Düse 1 austretende Suspension
Luft in Richtung der Pfeile 9 mitgerissen, wobei das Gemenge aus Luft und Suspension
durch das Rohr 7 durchtritt und in die Flüssigkeit, deren Flüssigkeitsspiegel mit
10 bezeichnet ist, eintritt. Dadurch, dass der Flüssigkeitsstrahl die Luft durch den
Spalt 8 mitreisst, tritt das Flüssigkeits-Luft-Gemisch mit hoher Geschwindigkeit in
die Flüssigkeit ein, wodurch sich fein verteilte Gasbläschen bilden, an welchen die
abzuscheidenden Feststoffteilchen anhaften, die dann aufsteigen, worauf der sich dadurch
bildende Schaum von der Flüssigkeitsoberfläche 10 abgeführt werden kann.
[0022] Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 3 dargestellten
dadurch, dass das Rohr 7 in die Flüssigkeit eintaucht. Dadurch wird vermieden, dass
Schaum, der im Bereich um das Rohr 7 auf der Flüssigkeitsoberfläche 10 schwimmt, durch
den Flüssigkeitsstrahl wieder in die Flüssigkeit gerissen wird.
[0023] Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist im Vergleich zur Ausführungsform
von Fig. 3 zusätzlich zum ersten Rohr 7 noch ein weiteres Rohr 11 vorgesehen, das
mit dem ersten Rohr 7 in analoger Weise einen Spalt 12 bildet, durch den in Richtung
der Pfeile 13 noch weitere Luft angesaugt und mit dem Flüssigkeitsstrahl in die Flüssigkeit
eingebracht werden kann.
[0024] Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform
gemäß Fig. 5 wiederum dadurch, dass das weitere Rohr 11 wieder in die Flüssigkeit
eintaucht, sodass in analoger Weise wie in Fig. 4 verhindert wird, dass Schaum durch
den Flüssigkeitsstrahl wieder in die Flüssigkeit nach unten mitgerissen wird.
[0025] Bei allen in den Fig. 3 bis 6 dargestellten Ausführungsformen könnte an Stelle der
Düse 1, die jener von Fig. 1 entspricht, auch die Düse gemäß Fig. 2 verwendet werden.
Auch andere Formen von Düsen sind selbstverständlich möglich. Des Weiteren ist es
auch möglich, dass die Düse 1 in Strömungsrichtung gesehen in die erste Düse 7 eintaucht
bzw. dass das erste Rohr 7 in das weitere Rohr 11 eintaucht.
[0026] Schließlich wäre es noch möglich, die Düse 1 und in weiterer Folge das erste Rohr
7 bzw. - soweit vorhanden - das weitere Rohr 11 nicht wie in den Zeichnungen dargestellt
im Winkel von 90° zur Flüssigkeitsoberfläche 10 auszurichten, sondern in einem Winkel
ungleich 90°, mit dem Effekt, dass die Gasbläschen nicht im Wesentlichen symmetrisch
unter der Düse 1 und dem Rohr 7 bzw. dem weiteren Rohr 11 aufsteigen, sondern im Wesentlichen
in einem abgelegeneren Bereich, wodurch ein anderes Flotationsverhalten erzielt werden
kann.
1. Vorrichtung zur Flotation einer Flüssigkeit mit einem Behälter, in den die zu flotierende
Flüssigkeit durch wenigstens eine Düse (1) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung (4) der Flüssigkeit nach der Düse (1) ein Rohr (7) angeordnet
ist und dass zwischen der Düse (1) und dem Rohr (7) ein Spalt (8) zum Zuführen von
Gas, insbesondere Luft, angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (8) zwischen der Düse (1) und dem Rohr (7) im Abstand oberhalb von der
Flüssigkeitsoberfläche im Behälter angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Rohres (7) größer als der Außendurchmesser der Düse (1)
ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Düse (1) bis in das Rohr (7) erstreckt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (7) in Strömungsrichtung (4) der Flüssigkeit von der Düse (1) beabstandet
ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (7) zum Teil in die Flüssigkeit eintaucht.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung (4) der Flüssigkeit nach dem ersten Rohr (7) ein weiteres Rohr
(11) angeordnet ist und dass zwischen dem ersten Rohr (7) und dem weiteren Rohr (11)
ein Spalt (13) zum Zuführen von Gas, insbesondere Luft, angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (13) zwischen dem ersten Rohr (7) und dem weiteren Rohr (11) im Abstand
oberhalb von der Flüssigkeitsoberfläche im Behälter angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des weiteren Rohres (11) größer als der Außendurchmesser des
ersten Rohres (7) ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste Rohr (7) bis in das weitere Rohr (11) erstreckt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Rohr (11) in Strömungsrichtung der Flüssigkeit vom ersten Rohr (7) beabstandet
ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Rohr (11) in die Flüssigkeit eintaucht.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Düse (1) eine Leitung (5) zum Zuführen von Gas, insbesondere Luft, angeordnet
ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (1) und das erste Rohr (7) und ggf. das weitere Rohr (11) in einem Winkel
ungleich 90° zur Flüssigkeitsoberfläche (10) ausgerichtet sind.