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Verfahren und Vorrichtung zur mechanischen Entfernung von Flüssigkeit
aus einer Anhäufung fester Teilchen, insbesondere Kunststoffgranulat Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur mechanischen Entfernung von Flüssigkeit aus einer Anhäufung
(sog. HauSwerk) fester Teilchen, insbesondere relativ grobkörniger Xeilchen, z.B.
Kunststoffgranulat, sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens.
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Bei der herkömmlichen Trennung der festen von den flüssigen Bestandteilen
einer Suspension od.dgl., z.B. mittels Filtration oder Sedimentation, bleibt meist
ein nicht unwesentlicher unerwünschter Flüssigkeitsanteil in Form sog. Zwischenraum-,
Zwickel- oder Haftflüssigkeit in dem von den behandelten festen Teilchen gebildeten
sog. Haufwerk zurück. In Zusammenhang mit einem Filtrationsprozeß handelt es sich
bei dieser Restflüssigkeit vor allem um Zwickelflüssigkeit und Haftflilasigkeit,
d.h. um FlUssigkeit, die im Bereich der Berührungspunkte der festen Teilchen zurückbleibt
bzw. um an diesen haftende und daß einzelne Teilchen umhüllende lüssigkeit. Bei
Sedimentation bleibt zusätzlich sog. ZwisohearaumflUesigkeit zurück.
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Die Bemühungen, diese unerwünschte Restflüssigkeit aus den Teilchenhäufungen
(Haufwerken) zu entfernen, beschränkten sich bis jetzt auf thermische Drocknungsmaßnahmen,
die jedoch teuer und nicht für jedes Behandlungsgut geeignet sind. Auch die Maßnahmen,
die Restflüssigkeitsentfernung durch eine gewisse Schichtauflockerung zu erleichtern,
indem man z.B. in Schubzentrifugen den Filterkuchen über terrassenförmige Trommelstufen
leitete oder durch Verwendung konischer Siebtrommeln, die infolge ihrer Erweiterung
ein Auseinanderfallen des Silterkuchens bewirken sollen, gewährleisten häufig keine
ausreichende Entfernung insbesondere der Zw-ickelflüssigkeit aus dem Haufwerk, da
sich auch bei diesen Umschichtungen der Teilchen ständig neue Berührstellen mit
Zwickeln bilden.
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Demgegenüber wird mit der Erfindung vor allem bezweckt, auf mechanischem
Wege eine praktisch vollständige Entfernung der Zwickel- bzw. Zwischenraumflüssigkeit
aus dem zu behandelnden angehäuften Gut zu erzielen d.h.
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ohne thermische Einwirkung eine weitgehendste Trocknung der Teilchenanhäufung
zu ermöglichen.-Es wird daher vorgeschlagen, zunächst die angehäuften Teilchen durch
Beschleunigung unter der Wirkung äußerer Kräfte vollständig voneinander zu trennen
und in Abständen voneinander zu fördern und die Teilchen daraufhin
der
eigentlichen Restentwässerung, z.B. in einem Gasstrom oder/und an körperlichen Flächen,
zuzuführen.
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Das Zurückbleiben der Restflüssigkeit, insbesondere der Zwickelflüssigkeit,
in einem Haufwerk fester Teilchen ist im wesentlichen auf die im Bereich der Berührungsstellen
der einzelnen Teilchen zwischen diesen und der Plüssigkeit stark wirksamen Kapillar-,
Adhäsions-und Kohäsionskräfte zurückzuführen. Durch die vollständige Trennung der
eilchen und anschließende Förderung in Abständen voneinander werden diese Kräfte
weitgehend ausgeschaltet, wobei sich sogar an den Teilchen bereits ropfansätze zeigen.
Treten die Teilchen in diesem vorbereiteten Zustand in die eigentliche Restentwässerungsstufe
ein, so ergibt sich eine praktisch vollständige Entfernung der Flüssigkeitsreste
aus dem Haufwerk. Der artige renn- und Restentwässerungsstufen können ohne besonderen
Aufwand, z.B. in Filterzentrifugen od.dgl., vorgesehen werden.
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Die Trennung kann auf einfachste Weise unter Beschleunigung der Teilchen
im freien Fall erfolgen, wobei sich infolge der unterschiedlichen Beschaffenheit
der einzelnen Teilchen eine Forderung im Abstand einstellt.
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Die Trennung kann auch dur.ch einen gegen die - insbesondere noch
angehäuften - Teilchen gerichteten, sehr schnellen Gasstrom nach Art der Zerstäubung
erfolgen.
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Bei dieser zwangsweisen Trennung erfolgt gleichzeitig auch echon eine
gewisse Entwässerung.
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Eine bevorzugte Methode der Trennung besteht im Abwurf der Teilchen
an einer Abwurfringkante eines schnell rotierenden Tellers unter der Wirkung von
Zentrifugalkräften. Die den Teilchen aufgegebene Winkelgeschwindigv keit wirkt beim
Abwurf von der Tellerrandkante derart, daß sich die Teilchen etwa tangential zur
Ringkante des Tellers bewegen und voneinander entfernen. Diese Methode ist besonders
zur Verwendung an Zentrifugen geeignet.
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Zur Entwässerung können die getrennten Teilchen einem - vorzugsweise
quer zu deren Förderrichtung gerichteten -sehr schnellen Gasstrom zugeführt werden.
Durch die Energie des Gasstroms kann die an den einzelnen getrennten Teilchen mitgeführte
Restwassermenge praktisch vollständig mitgerissen und beseitigt werden.
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Auch ist es möglich, die getrennten Teilchen dadurch zu entwässern,
daß man sie zum Aufprall auf eine - vorzugsweise gegenüber der Aufprallrichtung
geneigte, insbesondere gekrummte - körperliche BlEche bringt, derart, daß durch
die Aufprallenergie eine Entwässerung erfolgt, Dabei werden die Teilchen vorzugsweise
unter einem steilen Winkel zum Aufprallen auf die Fläche gebracht, so daß sie von
der Fläche reflektiert und einem Sammelort zugeführt werden. Eine gute Entwässerung
kann man nuch dadurch erreichen, daß die getrennten Teilchen zum Gleitern auf der
Fläche veranlaßt werden, derart, daß ein (leit-Wisch-Vorgeng zwischen den Teilchen
und der Fläche entsteht, an der die Flüssigkeit zurückbleibt
und
abgeführt wird. Der Gleit-Wisch-Vorgang bewirkt vor allem bei Kombination mit der
Aufprallwirkung eine praktisch vollständige Entwässerung des Gutes.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann einen in schnelle
Rotationsbewegung um eine vertikale Achse antreibbaren Zentrifugierteller zur Beschleunigung
und Trennung der Teilchen aufweisen, der mit einer z.B.
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konisch eingesenkten Innenfläche versehen ist, deren oberer Rand eine
ringförmige Abwurfkante für die Teilchen bildet. Diese Einrichtung ist besonders
zur Verwendung in Kombination mit Sieb- bzw. Filterzentrifugen geeignet. Zweckmäßig
kann dabei im Bereich rings um die Abwurfkante eine Ringdüse vorgesehen sein, durch
die ein ringförmiger schneller Gas strom in die Abwurfbahn der Teilchen - vorzugsweise
senkrecht zur Abwurfbahn -geführt wird. Der ringförmige Gasstrom entwässert alle
abgeworfenen Teilchen gleichmäßig und intensiv.
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Im übrigen können bei Führung der Teilchen auf einer Prall- oder Gleitfläche
zusätzliche Düsen zur Erzeugung eine Gasstroms in Bewegungsrtchtung der Teilchen
vorgeaehe9 sein, aer das Fortschreiten der Teilchen auf den Flächen gewährleistet.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung
an Hand der Fig. 1 bis 4 zu entnehmen, die
verschiedene Möglichkeiten
und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens zeigen: Fig. 1 zeigt schematisch
eine besonders einfache Möglichkeit der Anwendung des Verfahrens. Die Teilchen liegen
bereits in Form eines z.B. durch Schüttung und Fall - ggf. auch durch einen zusätzlichen
Gasstrom - entstandenen Teilchenstromes 1 (Strömung in Pfeilrichtung S) vor und
sind bereits, z.B. durch freien Fall, so beschleunigt, daß die einzelnen Teilchen
2 mit großer- Geschwindigkeit in den Bereich einer Duse 3 od.dgl. gefördert werden.
Aus der Düse 3 ist ein schneller Gasstrom 4, z.B. Preßluft, in Querrichtung gegen
den Teilchenstrom gerichtet. Der Gasstrom 4 durchsetzt den Teilchenstrom 1 und reißt
dabei die an den Teilchen haftende Flüssigkeit praktisch vollständig mit.
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Fig. 2 zeigt schematisch, teilweise im Schnitt, eine Vorrichtung zur
Durchführung einer etwas anderen Version des Verfahrens, wobei das Teilchenhaufwerk
in Pteilrichtung Z durch einen FüIltricter 5 einem Zentrifugierteller 6 zugeführt
wird, der mit einer konischen Einsenkung 7 ausgebildet ist, die das zu behandelrlde
Gut, d.h.
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die angehäuften Teilchen 2, aufnimmt. Wird dgtpr Zentrifugierteller
6 durch eine nicht gezeigte
Antriebsvorrichtung in schnelle Rotation
um die Achse a-a versetzt, so wandern die Teilchen 2 infolge der Zentrifugalkräfte
an den geneigten Innenflächen 8 der Einsenkung 7 nach oben und werden an der Abwurfringkante
9 ringsum nach außen, im wesentlichen tangential zur Ringkante 9, abgeworfen, dabei
getrennt und in Abständen voneinander gefördert. Im Bereich rings um die Abwurfringkante
9 ist ferner eine Ringdüse 10 vorgesehen, durch die ein schneller Gasstrom 11, z.B.
Preßluft, ringförmig in Richtung der Achse a-a gegen den Strom der abgeworfenen
Teilchen quer zu deren Bewegungsrichtung geführt wird. Die Zufuhr ces Gasstromes
zu der Ringdüse 10 erfolgt z.B. durch eine Ringleitung 12 mit Rohransohluß 12a.
Der quer zur Abwurfrichtung der Teilchen 2 gerichtete Gasstrom 11 durchsetzt den
Strom der abgeworfenen Teilchen 2 und reißt die anhaftende Flüssigkeit praktisch
vollständig mit.
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In Fig. 3 ist schematisch eine weitere Abwandlungsform des Verfahrens
gezeigt: Die Teilchen 2 werden z.B. wieder durch den freien Fall beschlelmigt und
(in Pfeilrichtung S) in Abständen einer geneigten Prall- und Gleitfläche 13 zugeführt.
Dabei erfolgt Entwässerung der Teilchen 2 einerseits durch die Lt :1111 Aufprallen
auf die Fläche 13 freiwerdende Energie. Andererseits gleiten die
Teilchen
nach dem Aufprall im Abstand auf der geneigten Fläche 13 weiter nach unten, so daß
infolge Adhäsion zwischen der anhaftenden Flüssigkeit und der Fläche 13 eine Art
Gleit-Wisch-Vorgang entsteht, wobei Flüssigkeit an der Fläche 13 zurückbleibt und
auf dieser abläuft.
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Zusätzlich können die Teilchen 2 durch einen aus einer Düse 14 austretenden
Luftstrom 15, der noch mittels eines Deckbleches 16 od. dgl. konzentriert werden
kann, auf der Fläche 13 weitertransportiert werden, und es kann auch noch Plüssigkeit
durch diesen Luftstromvon den Teilchen 2 abgeblasen werden. Die Verwendung eines
Luftstroms 15 ist jedoch nicht immer notwendig.
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Am unteren Ende der Fläche 13 ist eine starke Krümmung oder ein Knick
17- vorgesehen, den die Teilchen 2 wegen ihrer Trägheit überspringen, während die
Flüssigkeit der Fläche 13 auch am und nach dem Knick 17 folgt und abgeleitet wird
(Pfeilrichtung T).
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Je nach dem Auftreffwinkel, unter dem die Teilchen 2 auf die Fläche
13 auftreffen, erfolgt die Entfernung der den Teilchen anhaftenden Flüssigkeit mehr
durch den Aufprall oder mehr durch den Wischvorgang.
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Die Fläche 13 kann im übrigen auch gekrümmt ausgebildet sein.
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Schließlich zeigt Fig. 4 eine weitere mögliche.Abwandlung des Verfahrens,
wobei die Teilchen 2 nach entsprechender Beschleunigung, Trennung und Förderung
im Abstand voneinander unter einem relativ großen Winkel 4 zum Aufprall auf eine
geneigte Prallfläche 18 gebracht werden. Hierbei wird die Haftflüssigkeit eines
Teilchens 2 weitgehend beim Aufprall an die Pläche 18 abgegeben und von dieser -
gegebenenfalls unterstützt durch einen Luftstrom - abgeleitet (Pfeilrichtung T).
Die teilchen 2 selbst werden von der Platte 18 reflektiert (d/) und können in einer
Fangvorrichtung 19 (Pfeilrichtung U) aufgefangen werden.
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Es ist ggf. auch möglich, die Teilchen 2 mehrmals nacheinander den
an Hand der Fig. 1 bis 4 beschriebenen Methoden zur Entfernung der Flüssigkeit zu
unterziehen, um eine besonders intensive Trocknung des Gutes zu erzielen.