Verfahren und Vorrichtung zum Sortieren von festen Materialien in feiner Aufteilung. Vorliegende Erfindung betrifft, ein Ver fahren und eine Vorrichtung zum Sortieren von festen Materialien in feiner Aufteilung.
Es ist bekannt, dass, je kleiner die Teil chen eines pulverförmigen Materials sind, um so grösser die Einwirkung der Oberflä- chenreibung durch einen Luftstrom auf diese Teilchen, im Vergleich zur Einwirkung der Schwerkraft wird, und dass ein äusserst feines Pulver leicht von einem schwachen Luft strom fortgetragen werden kann, .selbst wenn das Material ein hohes spezifisches Gewicht besitzt.
Diese Tatsache wird bei d'en Sepa- ratoren, welche allgemein zum Sortieren von feinen Pulvern verwendet werden, benutzt und bei welchen die ein Pulver mitführende Luft in eine Niederschlagskammer eingebla sen wird, wobei die gröbsten Materialteilchen am schnellsten sich absetzen und zunächst dem Lufteinlass niederfallen, während die feinsten Materialteilchen sich @an den .am weiteten vom Lufteinlass entfernten Stellen ansammeln.
Bei Anwendung dieses Verfah rens .auf sehr feine Pulver zeigt sich die Schwierigkeit, dass der verwendete Luftstrom sehr schwach sein muss',, weil nur ein sehr schwacher Lüftstrum die Ausscheidung der kleinsten Teilchen gestattet, aber bei einem sehr schwachen Luftstrom ist die Störung, die durch unvermeidliche Wirbel erfolgt, ver hältnismässig gross, und dadurch wird das richtige Arbeiten in der Niederschlagskam mer in Frage gestellt; überdies -muss eine der artige Vorrichtung sehr gross sein, um eine einigermassen angemessene Leistung zu er geben.
Vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sortie ren von Teilchen von mindestens einem fe sten Material in feiner Aufteilung und mit Hilfe eines Luftstromes, welche .die vorste hend erwähnten hTachteile beheben soll.
Beim Verfahren gemäss vorliegender Er findung werden das Material und der Luft strom getrennt ,einem mit Schaufeln versehe- nen Rotor zugeführt, derart, dass Material und Luft gezwungen werden, mit dem Rotor sich zu drehen, und dass eine Strömung der Luft wenigstens stellenweise gegen die Achse des Rotors erfolgt, währenddem das Material der Wirkung der Zentrifugalkraft unterwor fen wird, so dass bei kleineren und,
leichten Teilchen die Luftströmung die Zentrifugal kraft überwindet und diese Teilchen mit nimmt und bei grösseren und schwereren Teilchen .die Zentrifugalkraft die Kraft der Strömung überwindet und diese Teilchen ent gegen der Luftströmung nach aussen schleu dert.
Bei der Ausführung .dieses Verfahrens wirken folgende drei Kräfte auf die Material teilchen ein 1. Die Oberflächenreibung des gegen die Achse des Rotors fliessenden Luftstromes, 2. Die Schwerkraft, und 3. Die Zentrifugalkraft, welche auf die Teilchen wirkt.
Bei hoher Geschwindigkeit des Rotors und verhältnismässig starkem Luftzug wird die Wirkung der Schwerkraft im Vergleich zur Wirkung der Zentrifugalkraft äusserst gering, so da.ss in diesem Fall im wesent lichen nur zwei einander entgegengesetzt wir kende Kräfte auf die Teileben einwirken. nämlich die Zentrifugalkraft und die Ober flächenreibung im Luftstrom.
Je kleiner die Teilchen sind, desto stärker wird der Ein fluss des Luftstromes sein, wenn der Rotor mit konstanter Geschwindigkeit läuft; es ist ohne weiteres ersichtlich, d.ass bei einer gege benen Geschwindigkeit des Rotors und einer gegebenen Geschwindigkeit des Luftstromes alle Teilchen, deren Grösse ein gewisses Mass überschreiten, unter dem Einfluss der Zentri fugalkraft fortgeschleudert. werden, während alle kleineren Teilchen durch den Luftstrom mitgenommen werden.
Wenn die Creschwin- digkeit des Rotors erhöht wird, so werden noch feinere Teilchen fortgeschleudert und nur diejenigen Teilchen werden vom Luft strom mitgenommen, welche von einer sol chen Grösse sind, dass die im Luftstrom er zeugte Oberflächenreibung grösser ist als die Wirkung der Zentrifugalkraft.
Da. die von der Geschwindigkeit des Ro tors abhängige Zentrifugalkraft und die Stärke des Luftstromes, auf welchen die Zen trifu galhraft einwirkt, innerhalb sehr weiter Grenzen geändert werden können, so kann diese Änderung ein Reguliermittel bilden, um Pulver- oder staubförmige Substanzen zu sortieren. Es hat sich herausgestellt, dass nach vorliegendem Verfahren sehr fein \-erteilte Materialien viel genauer und mit grösserer Ausbeute sortiert werden können, als nach den bisherigen Verfahren oder mit den bis herigen Vorrichtungen.
Ferner kann eine bedeutende Ersparnis in der Grösse der verwendeten Apparatur er zielt werden, dank dem Umstand, dass ver hältnismässig grosse Kräfte verglichen mit der Schwerkraft verwendet werden.
In clem be kannten Expa.nsionsseparator wird ein Luft strom verwendet, auf welchen nur die Schwerkraft einwirkt. was zur Folge hat, class zur Sortierung sehr fein verteilten 3Ta- t:Fri.als nur ganz schwache Luftströme ver wendet werden können, was bedingt:, dass eine sehr unifan",reiclie Apparatur für grö ssere Sortierleistungen nötig ist.
Bei vorliegender Erfindung kann mit grossen Luftgeschwindigkeiten gearbeitet wer den, um die Zentrifugalkraftwirl.:#ung zu überwinden, so dass die gleielie Menge von fein verteiltem Material in einer sehr viel kleineren Vorrichtung behandelt -erden kann.
Das Verfahren nach vorliegender Erfin dung kann aueli verwendet werden, um zwei pulverförmige Materialien von verschiedenem spezifischem Gewielit, zu trennen, in wi@leheni Falle die voneinanrl(=r zu trennenden Teilehen nicht notwendigerweise von verschiedener Grösse zu sein brauchen.
Eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens naeb vorliegender Erfindung ist in beiliegender Zeichnung beispielsweise @dar- gestellt, und zwar ist: Fig. 1 ein vertikaler Aehsialsclinitt. Fig. \? ein Aufriss, teilweise im Schnitt gezeigt und in einer Ebene reclitwinl,:lim zur Schnittebene in Fi-. 1 gesehen;
Fig. 3 ist ein Schnitt nach Linie .1-ss in Fig. 1. und Fig. -1 ein Grundriss, in welchem Teile der Vorr7chtu ng we Egelassen sind.
Die in der Zeichnung dargestellte Vor richtung weist ein äusseres Gehäuse a auf, das oben die Mittel zur Zufuhr des in der Luft zu verteilenden und zu sortierenden Materials, bestehend aus einem Fülltrichter a' und einer Förderschnecke a\, besitzt.
Das Gehäuse a, das von einer hohlen Säule a3 ge tragen ist, ist unten offen und zu einer Fall rinne b ausgebildet, durch welche die abge schiedenen schwereren Teilchen abgeleitet werden; die Fallrinne enthält einen Einlass b' für .die Luft, welche von irgend einer Quelle stammen kann, beispielsweise von einem Cyclon-Separator, falls zum Beispiel das Material nach Behandlung in vorliegen der Vorrichtung nach jenem Separator ge leitet wird.
Innerhalb des Gehäuses cc befin det sich der Rotor, welcher eine Nabe in Ge stalt einer konischen Trommel c aufweist, die eine Anzahl von radialen Schaufeln cl trägt, zwischen welchen eine Anzahl in Ab ständen voneinander angeordnete Platten c\ vorgesehen sind. Die Platten sind als Kegel mäntel .ausgebildet und im dargestellten Bei spiel geneigt.
Sie könnten aber aimli flach sein; die Trommel ist oben mit einem koni schen, axialen Auslassstutzen cg versehen, der innerhalb des Deckels a.' des Gehäuses a sich erstreckt und mit einem Rohr d verbunden ist, das nach einem Ventilator dl oder einer sonstigen Vorrichtung zum Absaugen der Luft führt, welche Vorrichtung durch eine in:
Fig. 2 angedeutete Druckleitung d2 mit dem oben erwähnten Cyclon-Separator ver- bunden sein kann.
Die Schaufeln cl erstrek- ken sich über die ganze Länge des Rotors zwischen Endteilen, welche durch c' und c gebildet werden. Es können aber auch Luft- austrittsöffnungen in beiden Endteilen vor gesehen sein, so d@ass die bei b' eingelassene Luft im Rotor in zwei Ströme geteilt wird, die oben und unten < abgesaugt werden. Der Ventilator d' wird mittelst des Riemens d4 von irgend einer Kraftquelle aus angetrieben.
Der die Trommel c unten abschliessende End teil c4 ist kegelmantelförmig mit Spitze nach oben ausgebildet. Die Trommel oder Rotor ist als Ganzes von der vertikalen Welle e getragen, die oben und unten in Kugellager e' gelagert ist. Die Welle ist in einem rohr förmigen Gehäuse e2 eingeschlossen, das sich innerhalb der Säulen a3 und der Fallrinne b erstreckt. Am untern Ende der Welle e sitzt eine Riemenscheibe e3, welche mittelst Rie men e4 von einer Riemenscheibe f .auf der Hauptantriebswelle f' angetrieben wird'.
Von letzterer wird mittelst Riemen f 2 und Schei ben f3 auch die Förderschnecke a2 ange trieben.
Das den Rotor als Luftkammer umge bende äussere Gehäuse a besitzt an seiner Innenseite radial gerichtete Schaufelei g, zwischen welchen eine Anzahl von Platten oder Böden g' (die wie die Platten c2 flach oder kegelma.ntelförmig sein können) ange ordnet sind. Die innern Begrenzungskanten der Platten g' sind zwischen den äussern Be grenzungskanten der Platten c2 auf dex Trom mel angeordnet und ragen in die von den Platten c2 begrenzten Räume hinein.
Die Platten g' und das sie tragende äussere Ge häuse sind zweiteilig ausgeführt, so .dass sie beim Zusammenbau in die genannte Stellung gebracht werden können. Die äussern Be grenzungskanten der Platten g' sind in ver schiedenen Abständen von der Wand ,des Ge häuses a angeordnet, so d.ass sich von unten nach oben abnehmende Durchtrittsquer- schnitte g2 ergeben.
Aus vorstehender Beschreibung ergibt sich, dass das Innere des Gehäuses unter der Saug wirkung des Ventilators steht, welche ver sucht, Luft und die darin suspendierten Ma terialteilchen nach der Mitte des Rotors zu bewegen. Im Betrieb wird das mittelst der Förderschnecke a2 oben zugeführte Material durch eine Platte ,a abgelenkt und fällt dann nacheinander abwechselnd auf die geneigten Platten c= des Rotors und die Platten g' des Gehäuses, wobei es einen Zickzackweg be schreibt, während der Rotor sich dreht.
Die durch die Einlassöffnung b' eintretende Luft fliesst zwischen den Platten g' und c2 gegen die Achse des Rotors und begegnet auf dem Wege das sich nach aussen und abwärts be- wogende Material, welches der Wirkung der Zentrifugalkraft. ausgesetzt ist.
Bei den schweren Teilchen genügt die Zentrifugal kraft, um das Abschleudern nach aussen zu bewirken, während die leichteren Teilchen mit dem Luftstrom durch die konische Trommel c und das Rohr d abfliessen, um zum Beispiel einem Ccylon=Separator zuge führt zu werden, in welchem das leichtere 3Iaterial abgeschieden wird.
Um ein genaues Sortieren zu erhalten, ist es wichtig, dass der Luftstrom, welcher durch den Rotor hindurchtritt, in allen seinen Tei len ungefähr die gleiche Geschwindigkeit be sitzt. Die:: kann bei der vorgeschriebenen Ausführung erreicht werden durch konische Gestaltung der Nabe e, durch passende Be messung der Durchgangsquerschnitte zwi schen den Platten c' und der Nabe c und fer ner dadurch,
class der Zwischenraum zwischen dem Gehäuse a und den äussern Kanten der Platten g' nach oben allmählich abnimmt.
Es ist ferner wichtig, dafür Sorge zu tra gen, dass auf alle Teilchen, welche in die Räume des Rotors Melangen, eine Zentrifu galkraft von gleicher Stärke einwirkt, oder mit .andern Worten, dass, sobald die Teilchen in die Scparationszone des Rotors gelangen, dieselben gezwungen werden, an der Dreh bewegung des Rotors teilzunehmen, was durch die Anordnung der vorbes chriebenen radialen Platten cl und Platten c,= erreicht wird.
Alle Teile des llateria.ls -erden in glei eher Weise von der in den Rotor eintretenden Luft, beeinflusst. Das vom Rotor wegge- schleuderte schwerere I@Ia.terial wird nach und nach wiederholt gegen den Rotor be wegt, indem es gegen die Platten y' geschleu- dert wird, und dann wieder auf die Platten c' rollt, so dass alle feinen Teilchen aus dem schwereren Material .abgeschieden werden.
Die Wirkung der Zentrifugalluaft mag manchmal das Material über die äussern Kan ten der Gehäuseplatten p1 treiben, aber die von aussen her strömende Luft wird grössten teils dieses Material wieder einwärts tragen für die weitere Behandlung, welche so lange erfolgt, bis die zurückbleibenden schwereren Teilchen so dicht in der Luft, welche in den Rotor eintritt, verteilt sind, dass sie schliess lich durch die Ablaufrinne b sich entfernen.
Bei der vorliegenden Vorrichtung wird das Material nicht einfach durch einmalige Wirkung des Rotors abgesehleudert, wie bei bekannten Zentrifugal-Separatoren, sondern die Zentrifugalluaft wirkt dauernd auf das Material ein. während dasselbe den Zickzack- weg durchläuft. B3 können .auch eine Anzahl der vorgeschriebenen Vorrichtungen in Serie geschaltet verwendet werden, so dass Teilchen von irgendeiner Grösse von solchen, welche grösser oder kleiner als die gewünschte Grösse sind, getrennt. werden können.
Dies kann leicht dadurch erfolgen, dass man das feine Material, welch(,-, mit der Luft, durch den Rotor der einen Vorrichtung hinrlurc-ligeht, dem Rotor einer zweiten Vorrichtung zu führt, der mit einer höheren Geschwindig- ]zeit läuft. und die grössten von den Teilchen, welche den Rotor der ersten Vorrichtung pas siert haben, abschleudert usw.