AT526959A4 - Freisetzungs- und Trennvorrichtung mit einem Rotor und einem Luftstromgenerator zur Erzeugung einer Niederdruckzone in einem Partikelkontaktbereich des Rotors - Google Patents
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Abstract
Bei einer Freisetzungs- und Trennvorrichtung (1) zum Trennen einer ersten Fraktion (2) mit Partikeln erster Größen in einem ersten Größenbereich und einer zweiten Fraktion (3) mit Partikeln zweiter Größen in einem zweiten Größenbereich, umfassend eine drehbare Trommel zur Ausbildung eines ovalen Partikelstroms (32), der sich entlang eines im Wesentlichen ovalen Partikelwegs innerhalb des Trommelraums bewegt, ist entlang der Trommeldrehachse gesehen der Auslass (30) einer Zuführvorrichtung (7) innerhalb oder an der Position des im Wesentlichen ovalen Partikelstroms (32) positioniert.
Description
einem Partikelkontaktbereich des Rotors
BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Freisetzungs- und
Trennvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
WO 2015/1924949 AL offenbart eine solche Freisetzungs- und Trennvorrichtung zum Trennen einer ersten Fraktion mit Partikeln erster Größen in einem ersten Größenbereich und einer zweiten Fraktion mit Partikeln zweiter Größen in einem zweiten Größenbereich, Relativ leichte Partikel des Partikelstroms der ersten Fraktion können durch den Rotor zurück in den ovalen Partikelstrom geschleudert werden, um die Partikelgröße der Partikel im ovalen Partikelstrom zu verringern (dies wird durch die Aufprall- und Abrasionswirkung der relativ leichteren/kleineren Partikel
auf die Partikel des ovalen Partikelstroms erreicht)
Durch die Verwendung des oben genannten Luftstromgenerators entsteht im Partikelkontaktbereich aufgrund des so genannten "Magnus-Effekts" eine Niederdruckzone, Da die Drehrichtung des Rotors mit der Lufteintrittsrichtung übereinstimmt, wird der einströmende Lu£ftstrom im Partikelkontaktbereich beschleunigt, was zu einem niedrigeren Druck führt. Diese Nutzung des bereits erwähnten Magnus-Effekts ermöglicht eine
bessere Steuerung der Betriebsvariablen. Die
Failgeschwindigkeit der Partikel kann beispielsweise durch Erhöhen oder Verringern der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors und/oder Erhöhen oder Verringern der Luftgeschwindigkeit des einströmenden Luftstroms gesteuert werden, um den statischen Druck im Partikeikontaktbereich und damit die Saugkraft, die der Partikelkontaktbereich auf die fallenden Partikel ausübt, zu verringern bzw. Zu erhöhen. Dadurch wird die Handhabbarkeit der Freisetzungs- und
Trennvorrichtung erheblich verbessert.
Durch die erhöhte Saugkraft, die auf die fallenden Partikel ausgeübt wird, erreichen praktisch alle Partikel (auch leichte} den Partikelkontaktbereich, um von den Rotorblättern "getroffen" zu werden, Dies ermöglicht auch eine effiziente Behandlung von Staub, da auch Staubpartikel (d.h. sehr leichte Partikel) zum Partikelkontaktbereich gezogen werden. So kann beispielsweise eine Absaugvorrichtung installiert werden, die die Staubpartikel aus dem Partikelkontaktbereich absaugt. Darüber hinaus können die ballistischen Eigenschaften der vom Rotor freigesetzten Partikel
vorteilhaft angepasst werden.
Fin Nachteil der bekannten Freisetzungs- und Trennvorrichtung
ist, dass die Freisetzungs- und Trennleistung der Vorrichtung re öl T
noch verbesserungswürdig ist, äs ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Freisetzungs- und Treunnvorrichtung bereitzustellen, die eine
arhöhte Freisetzungs- und Trenneffizienz bietet,
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Partikeistroms angeordnet ist.
Durch die oben beschriebene Anordnung des Auslasses der Zuführvorrichtung in Bezug au£ den ovalen Partikelstrom wird die Betriebseffizienz der Freisetzungs- und Trennvorrichtung noch weiter verbessert. Vorteilhafterweise kann das Beschleunigqungsvermögen des Partikelstroms genutzt werden, insbesondere eines Partikelstroms, der über einen Strömungsleitkörper, wie er im Folgenden beschrieben wird,
fFLießt.
Kine Ausführungsform bezieht sich auf die oben erwähnte Freisetzungs- und Trennvorrichtung, die in einem Querschnitt quer zur Trommeldrehachse eine innerhalb des im Wesentlichen ovalen Partikelstroms angeordnete Absaugvorrichtung zum Absaugen von Staubpartikeln aus dem im Wesentlichen ovalen Partikelstrom umfasst, Vorzugsweise wird während des Betriebs stromabwärts des Rotors eine umgelenkte Strömung erzeugt, wobei die Absaugvorrichtung zur Entfernung von Staubpartikeln aus der umgelenkten Strömung wirksam stromabwärts des RoLors angeordnet ist. Der Magnüs-Effekt erzeugt eine vorhersehbare Strömung stromabwärts des Rotors, die im Rahmen dieser Patentanmeldung als die resultierende abgelenkte Strömung bezeichnet wird. Vor allem sehr leichte Teilchen, wie z.B, Staubpartikel, werden von’ dieser Strömung erfasst und fiießen
mit ihr mit. Aufgrund der Vorhersehbarkeit dieser Strömung,
A
leichten Partikel, kann die Absaugvorrichtung vorteilhaft stromabwärts des Rotors angeordnet werden, um Staubpartikel aus der umgelenkten Strömung zu entfernen. Vorzugsweise wird die Absaugvorrichtung an einer Stelle platziert, an der durch das Abprallen der Partikel gegen einen Trommelwandbereich sine maximale Staubentwicklung stattfindet. Außerdem kann in Kombinatien mit einem Strömungsleitkörper (siehe unten) eine Llaminare Strömung über den Strömungsleitkörper und den Rotor erzeugt werden, Außerdem ist es wünschenswert, dass an der
Stelle der Absaugvorrichtung keine groben Partikel vorhanden
sind,
Bine Ausführungsform bezieht sich auf eine oben erwähnte Freisetzungs- und Trennvorrichtung, bei der oberhalb des Botors ein trichterförmiger Körper angeordnet ist, der ein oberes Ende mit einem ersten Innendurchmesser zur Aufnahme des Partikelstroms der ersten Fraktion und ein unteres Ende zur Abgabe des Partikelstroms der ersten Fraktion in Richtung des RBotors mit einem zweiten Innendurchmesser aufweist, wobei der erste Innendurchmesser größer als der zweite Innendurchmesser ist, wobei eine Längsachse des oberen Endes in einem Winkel in Bezug auf die Vertikale verläuft, so dass das obere Ende in Richtung des oberen Bereichs des Trommelraums abgewinkelt ist, wo die erste Fraktion von dem ovalen Partikelstrom getrennt wird. So entsteht unmittelbar nach der Abtrennung der ersten Fraktion aus dem ovalen Partikelstrom im oberen Bereich des Trommelraums ein vyerdichteter Partikelstrom der ersten Fraktion, der auf den
Rotor Fällt, was eine bessere Steuerung ermöglicht.
Eine Ausführungsform bezieht sich auf eine oben genannte Freisetzungs- und Trennvorrichtung, bei der stromabwärts des Botors ein Strömungsleitkörper angeordnet ist, der zwischen dem Rotor und einem Trommelwandbereich verläuft, wo der ovale Partikelstrom die Trommelwand kontaktiert, wobei ein oberer Teil des Strömungsleitkörpers zum Leiten eines unteren Teils des ovalen Partikelstroms vom Rotor zum Trommelwandbereich ausgelegt ist. Auf diese Weise wird eine bessere Umwälzung
und Zentrifugation der Partikel innerhalb der Trommel
erreicht.
Eine Ausführungsform bezieht sich auf eine oben erwähnte Freisetzungs- und Trennvorrichtung, wobei der Rotor ein offenes Roterdesign hat und einen offenen Raum zwischen gegenüberliegenden Rotorblättern umfasst, um die Passage von Partikeln vom Partikelstrom durch den Rotor zuzulassen. Insbesondere sehr leichte Partikel, wie z.B. Staubpartikel, können vorteilhaft in den Rotor gesaugt werden, um %.B. entsorgt zu werden. In jedem Fall können durch die offene Rotorbauweise noch mehr Betriebsgrößen für einen optimalen Betrieb der Freisetzungs- und Trennvorrichtung verändert
werden.
Eine Ausführungsform bezieht sich auf eine oben genannte Freisetzungs- und Trennvorrichtung, bei der der Luftstromgenerator auf gleicher Höhe wie der Rotor angeordnet ist, wobei die Lufteintrittsrichtung im Wesentlichen horizontal ist. Der Lu£tstrom selbst beeinträchtigt so die
Schlagwirkung der Rotorblätter relativ wenic
Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Freisetzungs- umd Trennvorrichtung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen als nicht einschränkendes Beispiel im Einzelnen beschrieben. In den Zeichnungen zeigt Figur 1 einen schematischen Querschnitt durch eine beispielhafte
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Freisetzungs- und
Trennvorrichtung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Freisetzungs- und Trennvorrichtung 1. Figur 1 zeigt insbesondere eine Freisetzungs- und Trennvorrichtung 1 zur Abtrennung einer ersten Fraktion 2 mit Partikeln erster Größen in einem ersten Größenbereich und einer zweiten Fraktion 3 mit Partikeln zweiter Größen in einem zweiten Größenbereich aus einem Partikelstrom 8, Die FreiseLzungsund Trennvorrichtung 1 umfasst eine drehbare Trommel 27 mit einer Trommelwand 28, die einen Trommelraum 29 umfasst. Der Partikelstrom 8 kann somit mehrfach von der Vorrichtung 1 verarbeitet werden, Die in Fiqur 1 dargestelite Vorrichtung 1 wird in erster Linie für die Desagylomeration oder Desagglutination von spröden Verbundwerkstoffen wie Beton verwendet. Eine weitere Verwendung der Vorrichtung 1 kann das Polieren von Partikeln oder das Entfernen von Staub nach dem Brechen von Mineralien sein. Durch die Entstaubung kann das Granulat später ohne die durch Feinstaub verursachten
Beeinträchtigungen (z.B. Gesundheitsrisiken} gehandhabt
7719
Einleitung des Partikelstroms 8 in den Trommelraum 29
angeordnet ist.
Erfindungsgemäß befindet sich der Auslass 30 der Zuführvorrichtung 7, entlang der Trommeidrehachse gesehen, innerhalb oder an der Position des im Wesentlichen ovalen Partikelstroms 32. Figur 1 zeigt den Auslass 30 der Zuführvorrichtung 7, der an der Position des im Wesentlichen
ovalen Partikelstroms 32 positioniert ist.
Durch die Rotation der Trommel 27 in einer Drehrichtung 31 bildet sich ein im Wesentlichen ovaler oder elliptischer Partikelstrom 32, der sich entlang eines im Wesentlichen ovalen Partikelwegs im Trommelraum 29 bewegt, Ein Teil 33 des ovalen Partikelstroms 32 berührt die Trommelwand 28 im rechten Teil der Figur 1. Die Trommel 27 kann einen
nn
Innendurchmesser von z.B. 1-3 m, z.B. 2 m, haben,
Der im linken Teil von Figur 1 dargestellte Rotor 4 ist außerhalb des ovalen Partikelstroms 32 und unterhalb des Partikelstroms (36) der ersten Fraktion angeordnet, um den
Partikelstrom (3236) der ersten Fraktion im
tu
verläuft parallel zur Trommeldrehachse, und die Drehrichtung & des Rotors ist der Drehrichtung der Trommel 31 entgegengesetzt. Im Partikelkontaktbereich 11 werden die Partikel des Partikelilstroms (36) der ersten Fraktion von den Rotorblättern 5 getroffen, um nach rechts in den ovalen Partikelstrom {32} zurückgeschleudert zu werden. Es ist ein Verteilungsbereich 9 angegeben, in dem der Partikelistrom 8 in
Richtung des Rotors 4 in einer im Wesentlichen nach unten
gerichteten Partikelzuflussrichtung 10 verteilt wird.
Der Luftstromgenerater 12 befindet sich außerhalb des ovaler Partikelstroms 32 und ist so angeordnet, dass er im Betrieb den Luftstrom in Richtung des oberen Teils des Rotors 4 in \z Lufteintrittsrichtung 13 erzeuat, um die Niederdruckzone im wi “ 7
Partikelkontaktbereich 11 zu schaffen, Die Lufteintrittsrichtung 13 steht im Wesentlichen senkrecht zur
Partikeleinströmrichtung 10 und zur Rotationsachse,
Im Querschnitt quer zur Trommeldrehachse befindet sich eine Absaugvorrichtung 16 innerhalb des im Wesentlichen ovalen Partikelstroms 32. Der Luftstromgenerator 12 kann gleichzeitig zur Erzeugung des Luftstroms zum oberen Teil des Rotors 4 in Lufteintrittsrichtung 13 durch Absaugung mittels der Absaugvorrichtung 16 in einem stromabwärts gelegenen Bereich des Rotors 4 angeordnet sein (alternativ Zur
Erzwingung oder zum Ausblasen). Der Luftstromgenerator 12
Absaugvorrichtung 16 wieder angesaugt werden.
Oberhalb des Rotors 4 kann ein trichterförmiger Körper 37 angeordnet sein, der ein oberes Ende 38 mit einem ersten Innendurchmesser zur Aufnahme des Partikelstroms (36) der ersten Fraktion und ein unteres Ende 39 zur Abgabe des Partikelstroms (36) der ersten Fraktion in Richtung des Rotors 4 mit einem zweiten Innendurchmesser aufweist, wobei der erste Innendurchmesser größer als der zweite Innendurchmesser ist, Eine Längsachse F des oberen Endes 38 verläuft in einem Winkel zur Vertikalen, so dass das obere Ende 38 zum oberen Bereich 35 des Trommelraums 29 hin schräg ist, wo die erste Fraktion 2 vom ovalen Partikelstrom 32
getrennt wird.
Stromabwärts des Rotors 4 ist ein Strömungsleitkörper 40 angeordnet, der sich zwischen dem Rotor 4 und einem Trommelwandbereich 41 erstreckt, wo der ovale Partikelstrom 32 die Trommelwand 28 berührt. Ein oberer Teil des Strömungsleitkörpers 40 ist 50 angeordnet, dass er einen unteren Teil 42 des ovalen Partikelstroms 32 vom Rotor 4 zum Trommelwandbereich 41 leitet. Der Strömungsleitkörper 40 kann
als flügelartiger Körper ausgeführt sein. Wie bereits
erwähnt, wird die Absaugvorrichtung 16 vorzugsweise an einer
Stelle platziert, an der aufgrund des Abprallens der Partikel
des Partikelstroms 8 gegen den Trommelwandbereich 41 eine maximale Staubproduktion stattfindet, Außerdem kann in Kombination mit dem Strömungsleitkörper 40 eine laminare Strömung über den Strömungsleitkörper 40 und den Rotor 4 erzeugt werden. Der Auslass 30 der Zuführvorrichtung 7 ist vorzugsweise in der Nähe eines oberen Endes des
Strömungsleitkörpers 40 angeordnet, um die Partikel maximal zu beschleunigen. Außerdem ist es wünschenswert, dass an der Position der Absaugvorrichtung 16 keine groben Partikel
vorhanden sind.
Der Luf£ftstromgenerator 12 (Gebläse) ist vorzugsweise auf gleicher Höhe wie der Rotor 4 angeordnet, um den Luftstrom 13 zum Rotor 4 zu leiten. Der Luftstrom 13 kann auch nur durch
die Absaugvorrichtung 16 erzeugt werden.
So wird die Erkenntnis genutzt, dass feine Partikel während der Rotation der Trommel näher an die Trommelwand 28 gedrückt werden als grobe Partikel. Dabei haben kleinere Teilchen eine niedrigere "kritische Geschwindigkeit” als größere, Bei der kritischen Geschwindigkeit der größeren Partikel bleiben die
Am AA
kleineren Partikel an der Trommelwand 28 hängen,
Die Erfindung wurde also unter Bezugnahme auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschrieben, Es wird anerkannt, dass diese Ausführungsformen verschiedenen Modifikationen und alternativen Formgebungen unterliegen können, die dem Fachmann bekannt sind, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie in den beigefügten
Ak
Ansprüchen definiert ist. Obwohl bestimmte Ausführungsformen
beschrieben wurden, handelt es sich dabei nur um Beispiele,
die den Umfang der Erfindung nicht einschränken,
Claims (3)
1. Freisetzungs- und Trennvorrichtung {1}) zum Trennen einer eraten Fraktion {2} mit Partikeln erster Größen in einem ersten Größenbereich und einer zweiten Fraktion (3) mit Partikeln zweiter Größen in einem zweiten Größenbereich, die Folgendes umfasst:
174
eine drehbare Trommel (27) mit einer Trommelwand (28), die einen Trommelilraum (29) umfasst, wobei die Trommel um eine Trommeldrehachse drehbar ist, wobei der Trommelraum in einem Querschnitt transversal zur Trommeldrehachse Folgendes umfasst:
einen Auslass (30) einer Zuführvorrichtung (7), ausgelegt zum Einleiten eines Partikeistroms in den Trommelraum während des Gebrauchs, wobei aufgrund der Rotation der Trommel in einer Drehrichtung (31} ein im Wesentlichen ovaler Partikelstrom (32) gebildet wird, der sich entlang eines im Wesentlichen ovalen Partikelweqgs innerhalb des Trommelraums bewegt, wobei ein Teil (33) des ovalen Partikelstroms die Trommelwand berührt, wobei aufgrund der Drehung der Trommel die erste Fraktion von dem ovalen Partikelstrom in einem oberen Bereich des Trommelraums getrennt wird, um einen Partikelstrom (36) der ersten Fraktion zu bilden,
einen Rotor (4} mit Rotorblättern (5), der außerhalb des ovalen Partikelstroms angeordnet und unterhalb des Partikelstroms der ersten Fraktion angeordnet ist zum Aufnehmen des Partikelstroms der ersten Fraktion einem Partikelkontaktbereich (11), wobei eine Drehachse des Rotors parallel zur Trommeldrehachse verläuft und die Drehrichtung
des Rotors der Drehrichtung der Trommel entgegengesetzt ist,
wobei im Partikelkontaktbereich die Partikel des Partikelstroms der ersten Fraktion von den Rotorblättern getroffen werden, um in den ovalen Partikelstrom zurückgeworfen zu werden,
einen Luftstromgenerator (12), der außerhalb des ovalen Partikelstroms positioniert ist und zum Erzeugen, während des Gebrauchs, eines Lu£ftstroms in Richtung eines oberen Teils des Rotors in der Lufteintrittsrichtung (13) ausgelegt ist, um im Partikelkontaktbereich aufgrund des Magnus-Effekts eine Niederdruckzone zu erzeugen, wobei der b)artikeikontaktbereich darin eine solche Saugkraft auf die fallenden Partikel des Partikelstroms (36) der ersten Fraktion ausübt, dass praktisch alle Partikel den Partikelkontaktbereich erreichen, um von den Rotorblättern getroffen zu werden,
dadurch gekennzeichnet, dass, entlang der Trommeldrehachse gesehen, der Auslass (30) der Zuführvorrichtung (7) innerhalb oder an der Position des im
/
Wesentlichen ovalen Partikelstroms {32) positioniert ist.
2 Freisetzungs- und Trennvorrichtung (1) nach Anspruch 1, die im Querschnitt quer zur Trommeldrehachse eine innerhalb des im Wesentlichen ovalen Partikelstroms (32) angeordnete Absaugvorrichtung (16) zum Absaugen von Staubpartikeln aus dem im Wesentlichen ovalen Partikelstrom
umfasst,
3. Freisetzungs- und Trennvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei über dem Rotor (4) ein trichterförmiger Körper (37) mit einem oberen Ende (38) mit
einem ersten Innendurchmesser zum Aufnehmen des
Partikelstroms der ersten Fraktion und einem unteren Ende (39) zum Ausgeben des Partikelstroms der ersten Fraktion in Richtung zum Rotor mit einem zweiten Innendurchmesser ausgelegt ist, wobei der erste Innendurchmesser größer ist als der zweite Innendurchmesser, wobei sich eine Längsachse (F} des oberen Endes in einem Winkel in Bezug auf die Vertikale erstreckt, so dass das obere Ende in Richtung des oberen Bereichs des Trommelraums geneigt ist, wo die ersle
Fraktion (2) von dem ovalen Partikelstrom {32) getrennt wird,
A, Freisetzungs- und Trennvorrichtung (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei stromabwärts des Rotors ein Strömungsleitkörper (40) angeordnet ist, der zwischen dem Rotor und einem Trommelwandbereich (41) verläuft, wo der ovale Partikelstrom die Trommelwand kontaktiert, wobei ein oberer Teil des Strömungsleitkörpers zum Leiten eines unteren Teils (42) des ovalen Partikelstroms vom Rotor zum
Trommelwandbereich ausgelegt ist,
Wien, am 11. Mai 2022
Haffnef und Keschmann Patenfanwälte GmbH
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| CH708349A2 (de) * | 2013-07-01 | 2015-01-15 | Dhz Ag | Verfahren und Anordnung zum Trennen von Partikeln aus einem Partikelstrom. |
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| EP2271441B1 (de) * | 2008-04-02 | 2017-09-13 | ADR Technology B.V. | Trennvorrichtung |
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| Publication number | Publication date |
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