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Vorrichtung zum Sortieren oder Klassieren fester, körniger Stoffe
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sortieren oder Klassieren fester, körniger Stoffe mit einer Säule, die von einem von unten nach oben von einem Trennmedium durchflossenen Rohr gebildet wird und in welche die Rohstoffe eingebracht werden und aus der unten die schweren oder grossen Körper und oben die vom Trennmedium mitgeführten leichten oder feinen Körner austreten.
Die Trennvorrichtung gemäss der Erfindung ist von der vorstehend beschriebenen Art und ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Säule aus einem oberen Abschnitt mit im wesentlichen lotrechten Wänden und einem unteren, ebenfalls vom Trennmedium aufsteigend durchflossenen Abschnitt besteht, dessen Wände zumindest an seiner Unterseite etwas steiler als der Böschungswinkel der schweren oder grossen Körner im ruhenden Trennmedium gegen die Waagrechte geneigt sind, dass der Einlass der Rohstoffe in die Säule an der Übergangsstelle der beiden Abschnitte angeordnet ist und dass der untere Abschnitt, dessen mittlerer Durchgangsquerschnitt wesentlich kleiner als jener des oberen Abschnittes ist, nach unten hin verjüngt ist, so dass sich innen auf seinen geneigten Wänden in an sich bekannter Weise eine stationäre, durcheinandergewirbelte Düne der Körner ausbildet.
Bei einem bestimmten Durchsatz an Trennmedium und an festen Stoffen, für den die Vorrichtung bemessen ist, werden dabei die meisten schweren oder grossen Körner in den unteren Abschnitt fallen und auf der geneigten Wand dieses Abschnittes abwärts gleiten, bis sie in eine Zone gelangen, wo die Strömung infolge des nach unten immer kleiner werdenden Querschnittes so schnell ist, dass dieses Gleiten nahezu zum Stillstand kommt und die entstandene Düne durcheinander gewirbelt wird, Dabei wird es den leichten oder feineren Körnern ermöglicht, mit dem Trennmedium in den oberen Abschnitt aufzusteigen. Dort ist wegen des wesentlich grösseren Querschnittes die Strömung so langsam, dass sie eben nur zum Mitführen der leichten oder feinen Körner ausreicht.
Etwa dorthin gelangte schwere oder grosse Körner werden daher nicht mitgenommen und sinken in den unteren Abschnitt.
Mit ändern Worten verwendet man gemäss der Erfindung in einem und demselben Trennrohr, das aus zwei Abschnitten oder Teilen besteht, die von einem aufsteigenden Trennmedium durchströmt werden, die Kombination zweier Trennarten, nämlich eine Trennung auf Grund der Mitführungsgeschwindigkeit, die im ersten, schrägen und unteren Teil vorgenommen wird, der Regelungsmöglichkeiten umfasst, um die feinen oder leichten Partikelchen daran zu hindern, im Rohr nach unten zu sinken sowie eine Trennung auf Grund der Fallgeschwindigkeit, die im zweiten, vertikalen Teil stattfindet, der über dem ersten liegt, wobei durch diese Fallgeschwindigkeit die grossen oder schweren Partikelchen daran gehindert werden, im Rohr nach oben zu steigen.
Wie also oben erwähnt, weist der untere, mit geneigter Unterseite versehene Abschnitt in seinem unteren Teil eine Querschnittsverengung auf. Diese ist so gewählt, dass die Geschwindigkeit des Trennmediums an dieser Stelle einen Wert hat, der der Mitführungsgeschwindigkeit der grössten oder schwersten Partikelchen entspricht, die nach oben mitgeführt werden sollen, wogegen der vertikale Abschnitt einen so gewählten Querschnitt hat, dass das Trennmedium an dieser Stelle eine Geschwindigkeit hat, die in der Nähe des Wertes liegt, der der Fallgeschwindigkeit dieser gleichen Partikelchen entspricht, u. zw. unter Berücksichtigung der Betriebskonzentration.
Die Speisung mit den zu trennenden Rohstoffen kann entweder in der Nähe der Zone, in der der schräge und der vertikale Abschnitt des Rohres zusammentreffen, oder
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vorzugsweise direkt in dieser Zone stattfinden und die getrennten Stoffe werden, wie bereits beschrieben, am oberen und unteren Ende des Rohres abgeführt.
Schon gleich nach der Einführung der Stoffe in den mittleren Teil des Trennrohres in der Nähe der Zone, in der die beiden Abschnitte zusammentreffen, oder direkt in dieser Zone, findet eine erste, grobe Trennung statt.
Der grösste Teil der feinen oder leichten Partikelchen, mit denen jedoch noch grosse oder schwere Partikelchen auf Grund der Unvollständigkeit dieser ersten Trennung mitgerissen werden, wird durch die in den vertikalen Abschnitt aufsteigende Strömung mitgeführt. Der Querschnitt dieses vertikalen Abschnittes wurde in geeigneter Weise vorherbestimmt, u. zw. unter Berücksichtigung des Durchsatzes des an seiner Basis eingeführten Trennmediums sowie einer zusätzlichen, eventuell mit den Stoffen eingeführten Mediummenge, so dass die Strömungsgeschwindigkeit an dieser Stelle grösser ist als die Fallgeschwindigkeit der feinen oder leichten Partikelchen, aber geringer als die Fallgeschwindigkeit der grossen oder schweren Partikelchen ;
die feinen oder leichten Partikelchen treten in der Strömungsrichtung im oberen Teil des vertikalen Abschnittes zusammen mit dem Trennmedium aus, das sie mitgeführt hat, wogegen die grossen oder schweren Partikelchen nicht in den oberen Teil des vertikalen Abschnittes gelangen können und nach unten fallen ; sie erreichen erneut die Zone, in der die beiden Abschnitte zusammentreffen und gleiten auf die schräge Bodenwandung des unteren Teiles hinab.
Die restlichen grossen oder schweren Partikelchen, die in den Stoffen enthalten sind, die in der Nähe der Verbindungsstelle der beiden Abschnitte eingeführt werden, fallen vom oberen Teil des schrägen Abschnittes auf die Bodenwandung ; sie nehmen jedoch feine oder leichte Partikelchen mit. Auf Grund der Schwere gleiten sie gegen die Strömung in den unteren Teil des schrägen Abschnittes und gesellen sich zu den aus dem vertikalen Abschnitt kommenden grossen oder schweren Partikelchen. Der schräge Abschnitt weist bodenseitig eine Neigung auf, die im allgemeinen zwischen 40 und 600 liegt, die jedoch immer grösser ist als der natürliche Schüttwinkel des Stoffes im ruhenden Trennmedium.
Wenn die Stoffe in den unteren Teil gelangen, befinden sie sich in einer durch den verengten Querschnitt verursachten Zone grösserer Geschwindigkeit ; darin entspricht die Geschwindigkeit tatsächlich der Mitführungsgeschwindigkeit der grössten und schwersten Partikelchen. Ihr Abwärtsgleiten wird also gebremst, wodurch unmittelbar hinter der Verengung (in Strömungsrichtung gesehen) eine stationäre, ständig durcheinandergewirbelte "Düne" gebildet wird.
Diese Wirbelbewegung hat die Eigenschaft, die reine Abscheidung der grossen oder schweren Körner zu vervollständigen. Während der schnellen Rotation der Düne werden die eingeschlossenen, leichten oder feinen Körner in dem Augenblick nach oben getrieben, in dem sie am Dünenkamm vorbeiziehen, wogegen die schweren oder grossen an der Flanke der Düne absinken und zu dieser zurückkehren.
Wird derUmfang der Düne zu gross, so verursacht ihr Gewicht ein Abgleiten auf den Grund des Rohres, wodurch eine gewisse Anzahl grosser oder schwerer Körner in die Zone mit Querschnittsverjüngung gelangen kann, um schliesslich durch eine zu diesem Zweck angebrachte Vorrichtung aus dem Rohr abgeführt zu werden. Somit stellt sich automatisch eine Selbstregelung der Abführung der schwersten oder grössten Stoffe ein.
Die Trenneigenschaften eines Apparates gemäss der Erfindung hängen weitgehend von einer ausreichenden Beachtung guter Proportionen zwischen den geraden Querschnitten des schrägen und des vertikalen Teiles ab, im Zusammenhang mit dem Durchsatz des Trennmediums, dem Durchsatz fester Stoffe und dem gewünschten Trennpunkt. Der beste Wirkungsgrad wird erreicht, wenn die Mitführungsgeschwin- digkeit im verengten Querschnitt des unteren Teiles und die Geschwindigkeiten im vertikalen Abschnitt des Rohres dem gleichen Trennpunkt entsprechen.
Der Apparat hat jedoch die erstaunliche Eigenschaft, dass er eine ausgezeichnete Trennung liefert, die nahe an das Optimum herankommt, auch wenn die oben genannten Querschnitte im Zusammenhang mit dem flüssigen und festen Durchsatz nicht genau die obigen Bedingungen einhalten ; dies gilt jedoch nur unter der Bedingung, dass der obere Querschnitt eher etwas grösser ist als der, der dem Trennpunkt des unteren Querschnittes entspräche. Dann ist an dieser Stelle die Strömung langsamer und die in bezug auf Grösse oder Wichte mittleren Körner können nicht sogleich oben austreten. Die räumliche Konzentration im vertikalen Abschnitt erhöht sich, wodurch die Geschwindigkeit des Trennmediums in diesem Abschnitt erhöht und dadurch an die Mitführungsgeschwindigkeit im schrägen Abschnitt angepasst wird.
Im allgemeinen können gemäss der Erfindung sehr verschiedene Trennmedien verwendet werden, u. zw. Flüssigkeiten oder Gase. Für gewisse Trennungen nach der Wichte können sogar dichtere Flüssigkeiten oder Suspensionen verwendet werden, die dichte Medien schaffen, die es ermöglichen, Stoffe mit grösseren Körnern zu behandeln.
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Gemäss der Erfindung kann die Konzentration. d. h. das Verhältnis des festen Stoffdurchsatzes beim Eintritt in den Apparat zum Waschdurchsatz beachtlich sein und bei Sand in Wasser 300 g/l erreichen ; dieser Wert kann in gewissen Fällen überschritten werden.
Anderseits muss bemerkt werden, dass bei Trennungen von Stoffen in geschlossenem Rohr mittels Trennmedium das Verhältnis zwischen der Dichte der Strömung und dem Durchmesser der zu trennenden Körner in ziemlich engen Grenzen gehalten werden muss, wenn eine gute Trennung erreicht werden soll.
Bei der Anwendung der Erfindung für zu trennende Körner mit einem gegebenen Durchmesser ist folglich die Dicke des verengten Querschnittes zwischen gewissen Grenzen festgelegt. Will man den vom Apparat zu behandelnden Durchsatz erhöhen, ist es angebracht, die Breite der Rohre zu vergrössern, da ihre Höhe nicht vergrössert werden kann.
Um Apparate zu erhalten, die wenig Platz einnehmen, verwendet man vorteilhafterweise eine Zylinderform mit ringförmigen Querschnitten für den Durchgang. Der untere Querschnitt des Apparates wird in diesem Fall von zwei Kegeln und der obere von zwei Zylindern begrenzt : Man erhält somit einen zylindrisch-konischen Trennapparat.
Die beiden Kegel des unteren Teiles des Apparates können parallel sein, was einen Vorteil in bezug auf die Einfachheit der Konstruktion darstellt und gleichzeitig eine geeignete Konvergenz nach unten für den ringförmigen Trennungsdurchgang gewährleistet. Aber die beiden Kegel können auch verschiedene Winkel am Scheitelpunkt aufweisen. Ausserdem könnten in den ringförmigen, zwischen den beiden Kegeln liegenden Raum volle Sektoren eingeführt werden, um Durchgänge für das Trennmedium festzulegen.
Die Apparate gemäss der Erfindung werden auf industriellem Gebiet dazu verwendet, unter Bedingungen zu arbeiten, bei denen sich die Korngrösse und/oder die Wichte der zu behandelnden Stoffe im Lauf der Trennung ändern können.
Um die rasche Anpassung der Apparate in Abhängigkeit von diesen Veränderungen zu gewährleisten, wurden gemäss der Erfindung einfache Möglichkeiten zur Regelung des Querschnittes des schrägen Abschnittes vorgesehen, z. B. durch Verschiebung des inneren Kegels nach oben oder unten, wobei dieser innere Kegel seine innere Wandung bildet.
Ein solcher zylindrisch-konischer Trennapparat kann nach drei Vorzugsanordnungen hergestellt werden :
1. Ein wie üblich bei Atmosphärendruck arbeitender Apparat ; in diesem Fall erfolgt das Entwässern der getrennten Stoffe mittels ziemlich umfangreicher Systeme, z. B. Siebe, die ein nur wenig trockenes Produkt ergeben.
2. Ein unter Druck arbeitender Apparat, der getrennt mit einem Trennmedium und mit Rohstoffen gespeist wird. Diese Anordnung ermöglicht dadurch, dass der Apparat unter Druck steht, eine bessere Verteilung des Durchsatzes im Apparat sowie eine ausgezeichnete Trocknung der getrennten Stoffe mittels kleiner Zyklone, die eine grosse BetriebsstabiJität haben. b. Ein unter Druck arbeitender Apparat mit gemeinsamer Speisung mit Trennmedium und mit Rohstoffen.
Bei dieser Anordnung, die sich von der vorhergehenden nur durch die Speisung mit Wasser und mit Rohstoffen unterscheidet, gelangen das Trennmedium und die zu behandelnden Stoffe durch ein und dieselbe Leitung zum Apparat ; diese Leitung speist einen Zyklon, der die zu behandelnden Stoffe vom Trennmedium scheidet. Die Stoffe treten am unteren Teil des Zyklons aus und werden in den mittleren Teil des Apparates eingeleitet, während das Schwemmwasser oben aus dem Zyklon austritt und in den Apparat im unteren Teil des Trennrohres eingeleitet wird.
Diese Anordnung ist vorteilhaft, denn sie ermöglicht einerseits wie die vorhergehende Anordnung ein weitgehendes Entwässern mittels kleiner Zyklone mit grosser Betriebsstabilität, und anderseits den Transport des Schwemmwassers und der Stoffe zum Apparat in ein und derselben Leitung mittels einer einzigen Pumpe.
Ist das Trennmedium ein Gas, z. B. Luft, so kann dieses Medium zu einer gewissen Anzahl von Schwierigkeiten führen, die vor allem auf der beträchtlichen Erhöhung der scheinbaren Wichte des Stoffes im Verhältnis zum Trennmedium zurückzuführen ist.
So ist dieser Wert für einen Stoff in Wasser gering, z. B. für Siliziumdioxyd (wahre Wichte 2,65) beträgt er nur 1, 65, v ährend er in der Luft für den gleichen Stoff über 1000 liegt.
Diese scheinbare, in der Luft erhöhte Wichte führt in erster Linie im Trennapparat zu einer sehr merklichen Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeiten.
Es wurden Versuche unternommen, die zeigten, dass diese Erhöhung der Geschwindigkeiten der Trennungsluft zu einer schlechten Verteilung dieser Luft in den Trennkammern führte.
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Um diesem Fehler abzuhelfen, wurde der Trennapparat geändert, indem man an den oberen Teil der vertikalen Trennkammer einen doppelten Kegel anbaute, so dass der Luftdurchsatz im Apparat zentriert wurde.
Um das Abweichen des Luftstromes an verschiedenen Stellen der Wandungen zu vermeiden und um die Luft in der vertikalen Kammer besser zu verteilen, wurde auch die Linienführung der Rohre profiliert, u. zw. vor allem gegen die Verbindungsstelle zwischen dem schrägen und dem vertikalen Abschnitt zu.
In zweiter Linie bewirkt diese scheinbare, in der Luft erhöhte Wichte des zu trennenden Stoffes, dass die längs der Wand im konischen Teil des Apparates absinkende Körnerschicht vor dem Luftstrom geschützt ist und zu rasch absinkt, ohne dass die Luft in ihr Inneres eindringt, so dass die eingeschlossenen, leichten Körner nicht daraus entweichen können.
Um die Geschwindigkeit der Körner entlang der inneren Wand des äusseren Kegels zu bremsen, wurde also der Apparat verändert, indem man einerseits die Neigung des Kegels verringerte und anderseits Stufen auf dieser Wand anbrachte ; diese letzte Anordnung bewirkt ausserdem, dass Wirbelzonen gebildet werden, um die leichten Körner entweichen zu lassen.
Auf der Aussenwand des inneren Kegels angebrachte Stufen ermöglichen es, zur Verbesserung des Wirbels die Luft auf die gegenüberliegende Seite abzulenken, auf der die Körner absinken.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnungen : in diesen zeigenFig. l eine Ansicht einer Trennsäule gemäss der Erfindung, halb als vertikalen Schnitt, halb al, s Aufriss. Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Trennvorrichtung gemäss der Erfindung, die auch die Trennsäule der Fig. 1 umfasst, Fig. 3 und 4 schematische, zu Fig. 2 analoge Ansichten, von denen jedoch jede eine Abwandlung einer Trennvorrichtung betrifft, Fig. 5 eine zu Fig. 1 analoge Ansicht, die jedoch eine Abwandlung einer Säule betrifft, die besonders für eine Trennung mit einem gasförmigen Trennmedium anwendbar ist.
Fig. 6 zwei geschnittene, nebeneinandergestellte Halbansichten ; in der linken Halbansicht, die eine besonders für eine Trennung mit einem flüssigen Trennmedium geeignete Säule zeigt, sind die Störwirkungen der Abweichung des Stromes und der Sekundärströme illustriert, die eintreten können, wenn ein flüssiges Trennmedium durch ein gasförmiges Trennmedium ersetzt wird ; die rechte Halbansicht zeigt eine Anwendungsart der Säule für ein gasförmiges Trennmedium zur Vermeidung solcher Störerscheinungen ; und Fig. 7 betrifft eine andere Säulenabwandlung.
Zuerst werden Fig. 1 und 2 betrachtet. Eine Vorrichtung zum Sortieren oder Klassieren fester, körniger Stoffe umfasst eine Säule 10, die ein Rohr 11 bildet, das von unten nach oben von einem Trennmedium durchflossen wird ; in diese Säule werden die Rohstoffe bei 12 eingebracht, und die schweren oder grossen Körner treten unten bei 13 aus und die leichten oder feinen oben bei 14.
Die Säule 10 besteht aus einem unteren, stark schrägwandigen Abschnitt oder Teil 15 und einem oberen, praktisch vertikalen Abschnitt oder Teil 16, an deren Verbindungsstelle der Einlass 12 der Rohstoffe in die Säule vorgesehen ist. Die Schrägheit des unteren Abschnittes 15 ist so gewählt (z. B. 50 ), dass bei einem bestimmten Durchsatz des Trennmediums die meisten schweren oder grossen, in den unteren Abschnitt 15 gelangten Körner abwärts gleiten, u. zw. auf der unteren Wand 17 des unteren Abschnittes 15. Dieser verjüngt sich nach unten, so dass bei dem bestimmten Durchsatz des Trennmediums eine stationäre, durcheinandergewirbelte Düne 18 (s. Fig. 2) gebildet wird, die es den leichten oder feinen, fälschlich dorthin gelangten Körnern ermöglicht, infolge der Mitführungsgeschwindigkeit in den oberen Abschnitt 16 aufzusteigen.
Der obere Abschnitt 16 hat einen Querschnitt, der wesentlich grösser ist als der mittlere Querschnitt des unteren Abschnittes 15, so dass bei dem bestimmten Durchsatz der obere Abschnitt 16 eine Trennvorrichtung bildet, in der die leichten oder feinen, dorthin gelangten Körner mit dem Trennmedium aufsteigen, wogegen die schweren oder grossen, fälschlich in den oberen Abschnitt 16 gelangten Körner infolge der Fallgeschwindigkeit absinken und in den unteren Abschnitt 15 gelangen.
Die Einbringung des zu trennenden Gemisches, das aus Körnern von verschiedener Grösse besteht (der Apparat kann natürlich auch eine Trennung nach der Wichte vornehmen), erfolgt gemäss Pfeil f. Diese Einbringung geschieht derart, dass eine Konzentration erreicht wird, die bis zu 300 g/l eingeleitetes Trennwasser gehen kann.
Die Speisung mit Trennwasser erfolgt an der Basis des geneigten Abschnittes 15 gemäss Pfeil f. ; der Austritt der feinen Körner und des Trennwassers erfolgt am oberen Teil des vertikalen Abschnittes 16 gemäss Pfeil found der Austritt der grossen Körner erfolgt am unteren Teil des Apparates gemäss Pfeil f3.
Der verengte, untere Querschnitt des schrägen Abschnittes 15 erhält einen Wert, der so gewählt
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ist, dass die Strömung des Trennwassers an dieser Stelle auf eine Mitführungsgeschwindigkeit der grössten Partikelchen eingestellt ist, die mitgenommen werden sollen.
Der konstante Querschnitt des vertikalen Abschnittes 16 erhält einen Wert, der so gewählt ist, dass die Strömung des Trennwassers an dieser Stelle auf eine Geschwindigkeit eingeregelt ist, die grösser ist als die Fallgeschwindigkeit der feinen Körner, die aber kleiner ist als die Fallgeschwindigkeit der grossen Körner. Eine Vorrichtung 19, die z. B. aus kalibrierten Düsen besteht und die in Höhe des vertikalen Abschnittes 16 angebracht ist, bewirkt die gleichförmige Verteilung der Durchsätze in diesem Rohr.
Die Berechnung des Querschnittes des vertikalen Abschnittes 16 erfolgt in Abhängigkeit von dem dort durchströmenden Wasserdurchsatz, d. h. unter Berücksichtigung des Wassers, das in gewissen Fällen mit den zu trennenden Stoffen durch den Einlass 12 eingeleitet wird.
Gleich nach ihrer Einbringung in das Trennrohr erfahren die Körner des Gemisches eine erste, grobe Trennung und die meisten feinen Körner sowie die grossen Körner, die diese enthalten können, werden in den vertikalen Abschnitt 16 getrieben.
Die feinen, im Abschnitt 16 nach oben getriebenen Körner treten an dessen oberem Teil gemäss Pfeil f2 aus. Aber die grossen, in diesen vertikalen Abschnitt mitgeführten Körner können dort nicht sehr hoch steigen, da ihre Fallgeschwindigkeit grösser ist als die Geschwindigkeit der Strömung, so dass sie fallen und in die Verbindungszone absinken, um schliesslich auf den geneigten Boden 17 des Abschnittes 15 zu gleiten.
Diese sehr wirksame Zusatztrennung im vertikalen Abschnitt 16, ermöglicht es, am oberen Teil dieses Rohres äusserst gut getrennte, feine Körner abzunehmen, die nur einen verschwindend kleinen Prozentsatz grosser Körner enthalten.
Ein grosser Teil der grossen Körner, die in den bei 12 eingebrachten Stoffen enthalten sind, fällt auf den Boden 17 des schrägen Abschnittes 15 ; sie führer aber feine Körner mit sich.
Diese grossen Körner und die feinen Körner, die sie einschliessen, gleiten infolge der Schwere auf den Boden 17, gesellen'sich zu den grossen, aus dem vertikalen Abschnitt 16 kommenden Körnern und gelangen zu dem verengten unteren Querschnitt des Abschnittes 15 in eine Zone grösserer Geschwindigkeit, wo ihr Abgleiten gestoppt wird und strömungsabwärts am unteren Ende des Abschnittes 15 die Bildung der stationären Düne 18 erfolgt.
Diese Düne 18 befindet sich in einer Rotationsbewegung, in deren Verlauf die feinen Körner in dem Augenblick nach oben getrieben werden, in dem sie am Dünenkamm vorbeiziehen, die schweren Körner sinken an der stromabwärts zeigenden Flanke wieder in die Düne zurück.
Wird der Umfang der Düne beträchtlich, so erhöht sich ihr Gewicht und verursacht ein Abgleiten auf dem Boden 17 des Abschnittes 15, wodurch eine gewisse Menge grosser Körner zum Ausgang 13 gelangt, wo sie gemäss Pfeil f austreten.
Auf Grund dieser zusätzlichen Trennung durch die Düne 18, die ausgesprochen wirksam ist, und welche die feinen Körner daran hindert, durch den verengten Querschnitt hindurchzutreten, erhält man am unteren Ausgang des Trennrohres bei 13 fast vollständig getrennte, grosse Körner.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Säule ist zylindrisch-konisch und legt einen ringförmigen Querschnitt für den Durchtritt fest, der es möglich macht, bei geringem Platzbedarf einen grossen Durchsatz zu erzielen. Die Verengung des Querschnittes nach unten im unteren Abschnitt 15 wird durch die konische Form der beiden konischen Wände 20 und 17 erreicht, die diesen unteren Abschnitt 15 festlegen, selbst wenn diese Wände 20 und 17 parallel sind, denn wenn die Wände oben und unten den gleichen Abstand haben, ist doch der Durchgangsquerschnitt unten kleiner, da er einen kleineren Durchmesser als oben aufweist. Die Wände 20 und 17 könnten übrigens auch nicht parallel sein, um die Verengung des Querschnittes nach unten zu verstärken oder zu verringern, wobei diese aber immer erhalten bleibt.
Volle Sektoren könnten auch in den ringförmigen Raum 15 eingebaut werden, um Durchgänge für das Trenn- medium festzulegen. Es ist zu bemerken, dass die Verengung des Querschnittes nach unten durch örtliche Verengung vervollständigt oder sogar völlig vorgenommen werden könnte, wenn die Wände 20 und 17 nach unten stark auseinanderliefen.
Wie in Fig. 1 ersichtlich, hat der vertikale Trennabschnitt 16 einen ringförmigen, konstanten Querschnitt und er ist durch zwei koaxiale Zylinder 21 und 22 festgelegt.
Der untere schräge Trennabschnitt 15 ist durch zwei koaxiale Kegel 17 und 20 festgelegt, die in einem gegebenen und je nach den zu trennenden Stoffen veränderlichen Abstand voneinander angeordnet sind. Diese Regelung des Querschnittes kann, sehr leicht erfolgen, indem man den inneren Kegel 20 mittels eines einfachen (nicht dargestellten) Spindelsystems in der Höhe verschiebt.
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Die beiden koaxialen Zylinder 21 und 22, die den vertikalen Abschnitt des Apparates bilden, sind in ihrem oberen Teil durch zwei Wände 23 und 24 abgeschlossen. Die grossen Körner werden durch die am Anschluss 13 angeschlossene Leitung 25 unter Druck abgeführt, wogegen das Trennwasser und die feinen Körner durch die am Anschluss 14 angeschlossene Leitung 26 unter Druck abgeführt werden.
Die zu behandelnden Stoffe werden durch eine Leitung 27 unter Druck eingebracht, u. zw. zusammen mit einem gewissen Wasserdurchsatz, der zum Teil zur Behandlung und zum Abführen der feinen Stoffe in den ringförmigen Abschnitt 16 dient. Dieses Wasser ermöglicht es dank seiner Wirbelbewegung, die zu behandelnden Stoffe im ringförmigen Querschnitt der Einführung 12 gleichmässig zu verteilen.
Das Trennwasser wird in den Apparat durch die Leitung 28, die ein Ventil 29 zur Regulierung des Durchsatzes umfasst, unter Druck eingeleitet.
Der zu behandelnde Stoff gelangt bei 30 zusammen mit einem gewissen Durchsatz an Transportwasser 31 in einen Bottich 32. Eine Pumpe 33 drückt diesen Stoff und sein Transportwasser in die Leitung 27 und bringt ihn durch diese in den Apparat ein. Die aus dem Apparat bei 13 und 14 austretenden, getrennten Stoffe, werden durch die Leitungen 25 und 26 zu Abgiesszyklonen 34 und 35 geleitet. Dadurch, dass die Säule 10 unter Druck steht, können kleine Zyklone 34 und 35 verwendet werden, die eine grosse Betriebsstabilität haben und eine gute Trocknung der getrennten Stoffe erzielen, die bei 36 und 37 durch die untere Öffnung der Zyklone abgeführt werden.
Das Trenn-und Transportwasser tritt durch die oberen Öffnungen der Zyklone 34 und 35 aus und wird in das Becken 38 geleitet, wo es durch die Pumpe 39 wieder über die Leitung 40 zur Eingangsleitung 28 des Trennapparates gedrückt wird.
Wie besonders in Fig. 1 ersichtlich, wird der Einlass 12 der Rohstoffe durch einen ringförmigen Zwischenraum gebildet, der sich zwischen dem unteren Ende der Wand 22 und einem konischen, über der Wand 20 angebrachten Aufsatz 41 befindet. Das Zuleitungsrohr 28 des Trennmediums ist bei 42 mit dem innerhalb der Wände 41 und 20 gebildeten Raum 43 verbunden, der den unteren Abschnitt 15 über eine perforierte Wand 51 zur Verteilung des Wassers mit dem Trennmedium speist.
Nun zur Betrachtung der Fig. 3, die eine Abwandlung der Anordnung der Fig. l und 2 zeigt, in der das Trennwasser und die zu behandelnden Stoffe durch eine und dieselbe Leitung zugeführt werden.
Die zu behandelnden Stoffe werden direkt bei 44 in das Speicherbecken 38 für das Trennwasser eingeleitet. Die Gesamtheit, bestehend aus Trennwasser und zu behandelnden Stoffen, wird durch eine Pumpe 45 aufgenommen und durch die Leitung 46 unter Druck in einen Zyklon 47 geleitet, der die zu behandelnden Stoffe vom Trennwasser scheidet. Ein Ventil 48 ermöglicht die Regelung der in den Zyklon eingeführten Durchsatzes.
Die Stoffe treten unten am Zyklon bei 49 aus und werden durch den ringförmigen Einlass 12 in den Trennapparat eingebracht. Das Trennwasser tritt oben am Zyklon durch die Leitung 50 aus und dringt in den Trennapparat durch die perforierte Wand 51 zur Verteilung des Wassers ein. Ein Ventil 52 ermöglicht die Regelung des Durchsatzes des somit in den Apparat eingeleiteten Trennwassers.
Diese Anordnung hat im Vergleich zur Ausführungsform der Fig. 2 den zusätzlichen Vorteil, die Speisung des Apparates mit Trennwasser und mit zu behandelnden Stoffen durch eine und dieselbe Leitung 46 und mittels einer einzigen Pumpe 45 zu ermöglichen.
In der nun betrachteten Fig. 4 arbeitet der Apparat bei atmosphärischem Druck anstatt wie in Fig. 2 oder 3 unter Druck zu arbeiten.
Der zu behandelnde Stoff kommt trocken bei 53 an und wird im inneren Zylinder 22, dessen Wasserstand bei N1 liegt, gleichförmig verteilt. Der Stoff fällt im Inneren dieses Zylinders 22 ins Wasser und dringt durch den ringförmigen Einlass 12 in die Verbindungszone zwischen dem vertikalen Trennabschnitt 16 und dem konischen Trennabschnitt 15 ein.
Der Durchsatz des Trennwassers wird durch die Leitung 28 in den Apparat eingeleitet, und das Ventil 29 ermöglicht seine Regelung und demzufolge die Regelung der Strömungsgeschwindigkeit im schrägen Abschnitt 15 und im vertikalen Abschnitt 16.
Dieses Trennwasser, das durch den Raum 43 strömt, wird gleichförmig im konischen Abschnitt 15 durch die geeignete Vorrichtung 51 verteilt.
Dieser Apparat arbeitet in der gleichen Weise wie der vorher beschriebene, u. zw. mit der Bildung der Trenndüne 18, wobei die grossen Körner bei 13 an der Basis des Apparates und die feinen Körner bei 14 im oberen Teil des Apparates zusammen mit dem Trennwasser abgeführt werden.
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Die grossen, bei 13 aus dem Apparat abgeführten Körner werden durch die Leitung 25 zu einem Entwässerungssystem 54 gebracht, aus dem bei 36 die grossen, abgetropften Körner austreten ; das Wasser wird in das Becken 38 geleitet.
Die feinen Körner und das Trennwasser treten bei 14 im oberen Teil des Apparates durch Überlauf aus, wobei der Wasserstand bei N, liegt : dann werden Wasser und feine Körner durch die Leitung 26 zur Entwässerungsanlage 55 gebracht, die die feinen, abgetropften Körner bei 37 abgibt und das Trennwasser in das Becken 38 leitet.
Die Pumpe 39 drückt das Trennwasser durch die Leitungen 40,28 zum Trennapparat.
Nun zur Betrachtung von Fig. 5, die eine Anwendung der Erfindung zur Trennung körniger Stoffe mittels eines gasförmigen Trennmediums betrifft.
Dieser Trennapparat ist zylindrisch-konisch und besteht wie vorher beschrieben aus einem schrägen, unteren Trennabschnitt 15, der von zwei koaxialen Kegeln 20 und 17 begrenzt wird, und einem vertikalen Trennabschnitt 16, der durch zwei koaxiale Zylinder 22 und 21 gebildet wird.
Der Apparat arbeitet wie vorher beschrieben, wobei der zu trennende Stoff bei 56 eingebracht wird und ins Innere des Zylinders 22 fällt, um durch den ringförmigen Einlass 12 in die Verbindungszone zwischen dem vertikalen Trennabschnitt 16 und dem konischen Trennabschnitt 15 einzudringen.
Der Durchsatz der Trennluft wird bei 57 eingeleitet ; die leichten Körner werden im oberen Teil des Apparates bei 58 abgeführt, wogegen die schweren Körner bei 59 in den unteren Teil des Apparates gelangen.
Der obere Teil des Apparates ist hier mit einem doppelten Kegel 60 und 61 ausgerüstet, der den Luftdurchsatz im Apparat zentriert. Das Verteilungsgitter 19 ist für einen beträchtlichen Druckabfall vorgesehen.
An der Basis des Apparates ist die Neigung der Kegel 20 und 17 verringert, um die Sinkgeschwindigkeit der Körner auf der Wand 17 zu verlangsamen. Der Kegel 17 ist mit Stufen 62 versehen, um die Sinkgeschwindigkeit der Körner auf der Wand 17 zu bremsen und vor allem um die Bildung von Wirbelzonen 18 zu verursachen, die es den leichten Körnern ermöglichen, sich aus diesen Zonen 18 zu entfernen. Ausserdem ist die Wand 20 des inneren Kegels auch mit Stufen 63 versehen, so dass die Luft auf die Zonen 18 abgelenkt wird, um ihre Wirbelbewegung zu erleichtern. Die Stufen 62 und 63 bilden Strömungshindernisse.
Fig. 6 zeigt in der linken Hälfte die Luftzirkulation, wie sie in einem Apparat, wie dem in Fig. l, vor sich geht, u. zw. mit dem Strom von Trennluft, der sich bei 64 vom äusseren Kegel 17 ablöst, wobei er zuerst auf den inneren Kegel 20 und dann auf die Aussenwand 21 der lotrechten Kammer auftrifft.
Die rechte Seite der Fig. 6 zeigt eine aerodynamisch profilierte Linienführung der Wände 20,17 und 22 ; diese ermöglicht es, die Ablösung von Strömen und die, störenden Sekundärströme zu vermeiden und eine bessere Verteilung der Luft in der vertikalen Kammer zu erreichen.
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