DE2647363A1

DE2647363A1 - Verfahren und vorrichtung zur trennung von sand und pflanzlichem feingut

Info

Publication number: DE2647363A1
Application number: DE19762647363
Authority: DE
Inventors: Earl Eugene Kohnhorst; Thomas Wade Summers
Original assignee: Brown and Williamson Tobacco Corp
Current assignee: Brown and Williamson Holdings Inc
Priority date: 1975-10-20
Filing date: 1976-10-20
Publication date: 1977-04-21
Also published as: ATA781776A; BR7606340A; IT1068904B; JPS5929315B2; FR2328515B1; CA1116558A; JPS5251162A; NL183127B; GB1510065A; NL7611505A; ES452546A1; AT357123B; BE847328A; NL183127C; AU1715776A; ZA765135B; DE2647363C2; AU502399B2; FR2328515A1; MX143200A

Description

BEETZ-LAMPRECHT-BEETZ PATENTANWÄLTE

80OO München 22 - Steinsdorfstr. 1O fa _% Dipi.-ing. r. beetz sen.

TELEFON (089)227201 - 22 72 44 - 29591O ' ' Dlpl.-lng. K. LAM PRECHT Telex 5 22 O48-Telegramm Allpatent München 264 / JQv Dr.-lng. R. BEETZ Jr.

Dlpl.-Phys. U. HEIDRICH auch Rechtsanwalt Dr.-lng. W. TIMPE Dlpl.-lng. J. SIEGFRIED

628-26.157P(26.158H) 20. 10. I976

Brown & Williamson Tobacco Corporation, Louisville,Kentucky,

V,St.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Trennung von Sand und pflanzlichem Feingut

Die Erfindung bezieht sich auf die Trennung partikelförmiger Materialien durch Aufbringen auf ein poröses Element unter Durchströmen des porösen Elements mit einem aufsteigenden Gas. Eine Komponente des Gemische gelangt durch das poröse Element hindurch nach unten, während die andere Komponente vom Gasstrom durch die Vorrichtung mitgenommen und davon wegtransportiert wird.

Die großtechnische Herstellung von Produkten aus verschiedenen pflanzlichen Materialien, bei der derartige Materialien gehandhabt werden, führt zur Entstehung großer

628-(BWl 19-I)-FSBk

709816/0935

Mengen von Abfallprodukten. In Industrien wie beispielsweise der Tabakindustrie, in der die pflanzliche Komponente der Produkte einer immer höheren Verteuerung unterliegt, bestand deshalb seit langem ein Bedürfnis nach der Entwicklung von Einrichtungen zur Abtrennung unerwünschter Bestandteile, die während der Handhabung und Herstellung unbeabsichtigerweise in das botanische Material gelangt sind. Aufgrund der signifikant verschiedenen physikalischen Eigenschaften der pflanzlichen Materialien und der unerwünschten Bestandteile wie etwa Sand arbeiten die meisten Trennverfahren entsprechend unter Ausnützung dieser Eigenschaftsunterschiede.

Ein verfahren zur Trennung der Bestandteile derartiger Gemische beruht darauf, die unterschiedlichen Absorptionseigenschaften der beiden Bestandteile in einem schweren flüssigen Medium auszunützen. Verfahren dieses Typs unterliegen allerdings insofern Beschränkungen, als anschließend das erwünschte pflanzliche Material vom zur Trennung herangezogenen Medium abgetrennt werden muß. Wenn das zur Trennung dienende Medium eine Flüssigkeit ist, muß ferner die Einwirkung des flüssigen Mediums auf das pflanzliche Material ebenfalls in Betracht gezogen werden. Darüber hinaus kann die Trennung des pflanzlichen Materials von einer Flüssigkeit relativ aufwendig und schwierig sein.

In der US-PS 3 842 978 ist eine Vorrichtung angegeben, mit der pflanzliche Materialien von Sand aufgrund ihres unterschiedlichen Verhaltens gegenüber einem Luftstrom getrennt werden, der durch eine in Vibration versetzte Anordnung der Partikel strömt. Die Trennung des pflanzlichen Materials von Sand in derartigen Vorrichtungen erfolgt auf

709816/0935

einer porösen Anordnung mit einem durch die Anordnung aufwärts strömenden Gasstrom. Die Trennung wird daher in erster Linie durch die Konfiguration und Packungsdichte der in der Anordnung befindlichen Partikel sowie durch die Geschwindigkeit des hindurchströmenden Gases bestimmt. Die Anwendung derartiger dem Stand der Technik entsprechender Vorrichtungen führte zu der Erfahrung, daß die Packungsdichte und dementsprechend das Ansprechen der Partikel innerhalb der Anordnung auf Änderungen der Vibration sich mit der Zeit ändern, wodurch eine entsprechende Änderung der Trennleistung der Vorrichtung eintritt. Da es keine andere praktische Möglichkeit zur Veränderung der Partikelpackung innerhalb der Anordnung gibt, als die Partikel auf physikalische Weise in die Anordnung einzuführen, muß diese Betriebsveränderung durch entsprechende Änderung der Geschwindigkeit des durch die Anordnung hindurchtretenden Gases oder durch andere relativ uneffektive Kontrollvariable kompensiert werden. Das physikalische Einbringen von Partikeln in die Anordnung stellt eine Unterbrechung des Trennprozesses dar, was die Notwendigkeit mit sich bringt, daß die Vorrichtung zum Teil zerlegt werden muß.

Im Gegensatz dazu gibt die Erfindung Mittel zur Veränderung der Packungsdichte der Partikel innerhalb der Anordnung an, durch die sowohl eine Kompensation der zeitlich bedingten Veränderungen in der Packung als auch Änderungen in der Anordnung ermöglicht werden, die durch das Einführen eines Gemischs pflanzlicher Materialien und unerwünschter Partikel verschiedener Form und Größe erforderlich sind. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht wie auch die genannten herkömmlichen Trennverfahren auf dem unterschiedlichen Verhalten der verschiedenen Materialien gegenüber einem Luftstrom.

709818/0935

Dieses Verhalten hängt von Form und Größe der Partikel des Gemische ab. Da Verfahren nach dem Stand der Technik über keine geeigneten Mittel zur Änderung der Packung der Anordnung verfügen, können sie entsprechend auch nicht leicht auf verschiedene Formen und Größen des eingeführten Materials eingestellt werden. Für derartige Einstellungen kann zwar die Strömungsgeschwindigkeit des Gases durch die Vorrichtung herangezogen werden, sie ist jedoch mit anderen Eigenschaften der Vorrichtung, beispielsweise dem Transport der pflanzlichen Materialien zu einer nachfolgenden Trenneinrichtung, verknüpft. Die Einstellung und Anpassung des Trennprozesses durch Änderung des Gasdurchflusses durch die Vorrichtung ist entsprechend ungünstig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Trennung pflanzlicher Materialien von darin enthaltenen unerwünschten Partikeln anzugeben, bei denen Veränderungen in den Eigenschaften der in die Vorrichtung eingeführten Gemische in wirksamer Weise durch Einstellung des porösen Elements ausgeglichen werden können, mit dem die Trennung erfolgt. Dabei sollen die Trenneigenschaften der Vorrichtung ohne direkte Einstellung bzw. Anpassung des Gasstroms möglich sein.

Die Aufgabe wird gemäß den Ansprüchen gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Trennung der Bestandteile eines Gemischs von Sand und pflanzlichem Feingut umfaßt eine im wesentlichen geschlossene Kammer mit zwei horizontal darin vorgesehenen, gegenüberliegenden porösen Rückhaltegliedern. Eine Menge von Partikeln befindet sich in dichtgepackter Anordnung zwischen den beiden Rückhaltegliedern, wobei eine Einrichtung zur Änderung der Packungs-

709816/0935

dichte der Partikel vorgesehen ist. Die Vorrichtung weist ferner eine Einrichtung zur Erzeugung einer Vibration der Partikel innerhalb der Anordnung sowie eine Einrichtung zum Einführen des Gemischs in die Kammer über der Anordnung auf. Ein bewegter Gasstrom wird durch die Kammer und die Anordnung hindurch gegen das Gemisch aus Sand und pflanzliehen Materialien innerhalb der Kammer nach oben geführt; ferner ist stromab von der Anordnung in Strömungsverbindung mit der Kammer eine Einrichtung zum Sammeln des aus dem Gemisch abgetrennten pflanzlichen Feinguts vorgesehen.

Die Partikel der Anordnung sind vorzugsweise im wesentlichen kugelförmig. Die Kammer weist ferner vorzugsweise im wesentlichen zylindrische Form auf, wobei die Einrichtungen · zur Einstellung der Rückhalteglieder Jeweils einen radial angeordneten Flansch aufweisen. Ein zylindrisches Stützelement, das aus einem Teil der Kammer besteht, weist einen Außendurchmesser auf, der etwas größer ist als der Außeridurchmesser des Innenteils der Rückhalteglieder. Das Stützelement weist eine ausreichende Tiefe auf, um eine Anzahl Schiohten ci von Partikeln in der Anordnung aufnehmen zu können, und umfaßt zwei gegenüberliegende, radial angeordnete und mit dem Stützelement verbundene Flansche, um eine Ausrichtung mit dem radial angeordneten Flansch der Rückhalteglieder zu ermöglichen. Die Flansche an den Rückhaltegliedern und den Stützelementen fluchten miteinander und bilden Paare von Flanschen, wobei ein deformierbares Element zwischen den Flanschpaaren vorgesehen ist. Die Vorrichtung weist ferner Einrichtungen zum Zusammenziehen und Aufeinanderpressen der miteinander fluchtenden Flanschpaare auf, wobei zugleich Mittel zur Änderung des Raums zwischen den Rückhaltegliedern vorgesehen sind, wodurch sich das die Partikel einschließende Volumen und damit die Packungsdichte und Beweg-

709816/0935

lichkeit der darin befindlichen Partikel verändern lassen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Trennung der Bestandteile von Sand und pflanzliches Peingut enthaltenden Gemischen umfaßt die Erzeugung einer erzwungenen Packung einer Vielzahl der Partikel in Form einer dichten Packungsanordnung zwischen zwei waagrechten porösen Rückhaltegliedern innerhalb einer geschlossenen Kammer. Das Gemisch wird innerhalb der Kammer auf das obere der beiden porösen Rückhalteglieder gebracht. Während die Anordnung in Vibration versetzt wird, strömt ein bewegter Gasstrom durch die Anordnung hindurch in Richtung auf das Gemisch auf seiner Oberfläche. Der Abstand zwischen den beiden porösen Rückhaltegliedern kann verändert werden, wodurch das die Partikel einschließende Volumen und damit die Packung der Partikel innerhalb der Anordnung verändert werden kann. Der Sand fließt durch die Anordnung hindurch nach unten, während sich die pflanzlichen Bestandteile im Gasstrom nach oben bewegen. Das pflanzliche Peingut wird anschließend stromab von der Partikelanordnung gesammelt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemaßen Vorrichtung zur Anwendung bei der Trennung pflanzlicher Gemische von unerwünschten partikelförmigen Materialien;

Fig. 2 eine teilweise im Querschnitt dargestellte Ansicht der Kammer von Fig. I₅ aus der der dem Stand der Technik entsprechende Teil der Kam-

709816/0935

mer der Pig. 1 hervorgeht;

Fig. 3 ein zum Teil im Querschnitt dargestelltes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, aus dem ein Mittel zur Veränderung des Raums zwischen den beiden porösen Rückhaltegliedern hervorgeht, die die Anordnung der Partikel begrenzen, durch die das Gas hindurchströmt;

Fig. k eine Explosionsdarstellung des Ausführungsbeispiels von Fig. 3;

Fig. 5 eine Ansicht der teilweise zusammengebauten Bestandteile der Fig. 3 sowie

Fig. β eine Querschnittsansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, aus dem eine andere erfindungsgemäße Möglichkeit zur Veränderung des die Partikel einschließenden Volumens hervorgeht.

In Fig. 1 ist eine vollständige Vorrichtung zur Trennung pflanzlicher Materialien von Sand dargestellt. Bei der vorliegenden Ausfuhrungsform ist eine Kammer 10 vorgesehen, in der sich die Trenrfitadd£ung..J2 befindet, auf die das Gemisch aus pflanzlichen Materialien und Sand aufgebracht wird. Diese Materialien werden über eine Förderschnecke 14 auf die Oberseite 16 der Trenneinrichtung 12 eingeführt. Wie der im oberen Teil der Vorrichtung eingezeichnete gestrichelte Pfeil anzeigt, tritt der durch die Kammer gehende Gasstrom am Boden der Trenneinrichtung 12 ein und tritt oben an der Kammer 10 wieder aus. Der im Gemisch enthaltene Sand ver-

709816/0935

- V-

läßt den Boden der Trenneinrichtung 12 über den Auslauf

Das Gemisch von Sand und pflanzlichem Material wird der Förderschnecke 14 über einen Trichter 20 zugeführt. Das mit dem aus der Kammer 10 austretenden Gasstrom mitgerissene pflanzliche Material gelangt über die Leitung zu einer Einrichtung zur Trennung des pflanzlichen Materials vom Luftstrom; hierfür dient im vorliegenden Fall ein Zyklon 32. Das pflanzliche Material wird anschließend im Behälter zurückgehalten, während der Gasstrom über die Leitung 36 zu einer Einrichtung weiterfließt, mit der der Luftdurchsatz durch die Vorrichtung kontrolliert werden kann.

Bei der vorliegenden Ausführungsform umfaßt die Einrichtung zur Kontrolle des Luftdurchsatzes zwei Ventile und 40 mit angeschlossener Pumpe 42. Die Kontroll- bzw. Regeleinrichtung 44, mit der die Ventile 38 und 40 betätigt werden können, erlaubt eine Kontrolle des Luftstroms zur Pumpe 42. Die Kontrolleinrichtung kann dabei in der Weise vorgesehen sein, daß sie einen konstanten oder variablen Luftdurchsatz durch die Vorrichtung ermöglicht, wobei ein konstanter Luftstrom bevorzugt ist.

Die Vorteile der besonderen Anordnung der Einrichtung zur Handhabung pflanzlicher Materialien stromab der Kammer sind in der oben als Stand der Technik genannten Druckschrift entsprechend beschrieben.

Fig. 2 bezieht sich auf eine herkömmliche Ausführungsform, die bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise und der erfindungsgemaßen Vorrichtung ebenfalls anwendbar ist. Die vorliegende Weiterbildung umfaßt eine Strömungsablenkvor-

709816/083

richtung 46 stromab von der Partikelanordnung, die die Trenneinrichtung 12 bildet. Die Strömungsablenkvorrichtung erhöht die Strömungsgeschwindigkeit des Gases stromab der Vorrichtung 46.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Trennung der Bestandteile eines Gemischs von Sand und pflanzlichem Peingut unter Einschluß des in Fig. 1 dargestellten Systems.

Erfindungsgemäß ist eine im wesentlichen geschlossene Kammer vorgesehen. Bei der vorliegenden und am besten aus Fig. 1 zu ersehenden Ausführungsform ist die Kammer 10 zylindrisch und steht in Strömungsverbindung mit einer Einrichtung zur Einführung des durch sie hindurchgeleiteten Gasstroms. Die Kammer 10 ist mit Ausnahme der Einlaßöffnung 48 im wesentlichen gasdicht, in die hinein das Gas sowie durch die Kammer 10 hindurch in die Leitung 30 gesaugt wird. Zur Aufrechterhaitung der Gasdichtheit der Kammer sollte die Einrichtung zur Einführung des Gemischs in die Kammer abgedichtet sein. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist die durch eine Seitenwandung der Kammer 10 hindurchgehende Förderschnecke l4 vorzugsweise eine Abdichteinrichtung auf, mit der ein nennenswerter Gasstrom um bzw. durch die Förderschnecke 14 in die Kammer 10 verhindert werden kann. Im Betrieb sollte entsprechend zur Vermeidung eines Lufteintritts über die Förderschnecke 14 der Trichter 20 mit dem Gemisch aus Sand und pflanzlichem Material bzw. z.B. Tabak gefüllt gehalten werden.

Entsprechend der Erfindung sind zwei gegenüberliegende poröse Rückhalteglieder waagrecht innerhalb der Kammer vorgesehen. Bei der vorliegenden Ausführungsform, die am

709816/0935

- ter-

besten aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, sind die porösen Rückhalteglieder 50 aus einem mit einem Umfangsring 54 verbundenen Sieb 52 aufgebaut. Das Sieb 52 ist am Ring 54 in der Weise befestigt, daß eine auf den Ring 54 ausgeübte Kraft effektiv auf die mit dem Sieb 52 in Kontakt stehenden Partikel 55 übertragen werden kann, ohne daß dadurch das Sieb ausgebeult oder verbogen wird. Bei der vorliegenden Ausfuhrungsform sind Ringe 56 mit dem Sieb 52 und dem Umfangsring 54 verschweißt.

Die Punktion der Siebe 52 und 52' besteht darin, eine Vielzahl von Partikeln 55 zwischen den beiden Rückhaltegliedern zusammenzuhalten und auf die Rückhalteglieder ausgeübte Kräfte auf die dazwischen befindlichen Partikel zu übertragen. Da Gas durch die Rückhalteglieder und die dazwischen befindlichen Partikel hindurchströmt, weisen die Rückhalteglieder notwendig Siebe 52 und 52' auf, deren Maschenweite kleiner ist als der Durchmesser der dazwischen befindlichen Partikel 55. Die Partikel 55 füllen lediglich aus zeichnerischen Gründen das Volumen 'zwischen den Sieben 52 und 52' nicht vollständig ausj hierzu ist festzustellen, daß dieses Volumen erfindungsgemäß vollständig mit den Partikeln gefüllt ist.

Erfindungsgemäß befindet sich eine Vielzahl von Partikeln in dichtgepackter Anordnung zwischen den Rückhaltegliedern. Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich ist, werden die Partikel 55 in dichtgepackter Anordnung zwischen den beiden Sieben 52 und 52' zusammengehalten. Während in der Zeichnung kugelförmige Partikel dargestellt sind und in der Praxis auch kugelförmige Partikel bevorzugt sind, sind

7098 16/0935

das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung jedoch auch gleichermaßen für nicht kugelförmige Partikel anwendbar. Es ist ferner bevorzugt, daß kugelförmige Partikel 55 eine Durchmessertoleranz von - 20 % aufweisen. Es ist ferner bevorzugt, daß kugelförmige Partikel einen Durchmesser im Bereich von 0,5 - 5 mm aufweisen.

Obgleich die Partikel erfindungsgemäß bevorzugt kugelförmig sind und kugelförmige Partikel zu einer gleichmäßigeren Porenstruktur führen, sind erfindungsgemäß jedoch auch andere Teilchenformen gleichermaßen verwendbar. Zur erfindungsgemäßen Verwendung sind im wesentlichen kugelförmige Partikel solche Partikel, die in einer Weise gepackt werden können, daß die Poren zwischen ihnen von ausreichender Gleichmäßigkeit und Größe sind, daß eine wirksame Trennung des Gemischs erzielt werden kann. Spezielle Beispiele für verarbeitbare, jedoch nicht bevorzugte Partikelformen sind granulierte Partikel, kugelförmige Partikel mit herausragenden Teilen, elliptische Partikel ο.dgl.

Die Erfindung ,führt zu einem besonderen Portschritt bei der Trennung von Tabak-Sand-Gemischen mit einer Partikelgröße über derjenigen, die durch ein 0,15 mm-

(100 mesh)-Sieb hindurchgehen. Angesichts dieser speziellen Wirkungsweise der Erfindung kann das in den Trichter eingeführte Gemisch zuvor einer Vorklassierung zur Abtrennung von Partikeln mit einem Durchmesser unterzogen werden, die durch ein 0,15 mm-(100 mesh)-Sieb hindurchgehen würden.

Da die Sandbestandteile des Gemischs durch die Partikelanordnung hindurchgehen sollen, wobei die Partikel kugel-

709816/093S

förmig sind, ist es wünschenswert, daß die größten Sandpartikel im Gemisch etwa 18 % des Durchmessers der kugelförmigen Partikel nicht übersteigen. Wenn die Größen von Sand und kugelförmigen Partikeln in dieser Relation zueinander stehen, wurde' festgestellt, daß sich die Sandpartikel relativ frei durch die Partikelanordnung hindurchbewegen und schließlich im Bodenteil der Kammer abgelagert werden.

Ein besonderer Fortschritt ist mit dem Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden, wenn die. Anordnung der kugelförmigen Partikel innerhalb der Rückhalteglieder sieben Schichten tief ist. Die bevorzugte Tiefe der Anordnung stellt einen Kompromiß zwischen dem Widerstand gegen den Durchtritt der pflanzlichen Materialien durch die Anordnung hindurch und der Geschwindigkeit dar, bei der die Vorrichtung in wirksamer Weise pflanzliche Bestandteile aus dem Gemisch abzutrennen vermag. Durch steigende Dicke der Anordnung der kugelförmigen Partikel wird allgemein die Trennselektivität der Vorrichtung erhöht. Zugleich damit wird jedoch die Trenngeschwindigkeit verringert.

Erfindungsgemäß ist eine Einrichtung zur Änderung und Einstellung des die Partikel einschließenden Volumens zur Einstellung der Packungsdichte der Partikel innerhalb der Anordnung vorgesehen. Wie aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist, umfaßt die Einrichtung zur Einstellung des Abstands zwischen den Rückhaltegliedern 50 zwei Umfangsringe 54 und 54'. Die Umfangsringe weisen radial angeordnete Flansche 58 und 58' auf. Die Flansche 58 wirken mit den Flanschen 60 und 60' auf einem zylindrischen Halteglied 62 zusammen, das einen Teil der Kammer 10 umfaßt. Das Halteglied 62 weist eine ausreichende Tiefe auf, um eine An-

7G9816/092S

•A

zahl von Schichten der Partikel 55 aufzunehmen. Die Plansche 60 auf dem Halteglied 62 sind mit dem Halteglied verbunden und so angeordnet, daß sie mit den radial angeordneten Planschen 58 und 58' auf dem Rückhalteglied 50 fluchten und ein entsprechend ausgerichtetes Flanschpaar bilden.

Bevorzugt sind deformierbare Elemente 64 zwischen den gegenüberliegenden und zueinander ausgerichteten Planschpaaren vorgesehen, wobei eine Einrichtung zum Zusammenziehen der gegenüberliegenden und zueinander ausgerichteten Planschpaare vorgesehen ist. Ein Zylinderteü befindet sich über dem obersten porösen Rückhalteglied 50. Mit den Zylinderteilen 68 sind Flansche 70 verbunden, die zur Justierung gegenüber den radial angeordneten Flans chen 48 und 60 und dem deformierbaren Element 64 dienen. Unterhalb des untersten porösen Rückhalteglieds 50 ist ein zylindrisches Entnahmeteil 74 vorgesehen. Zur Justierung gegenüber den radialen Flanschen 58' und 6O¹ und dem deformierbaren Element 64' sind Flansche 76 am Entnahmeteil 74 vorgesehen. Wie aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, besteht die Einrichtung zum Zusammenziehen der Flanschpaare gegeneinander aus den Umfangsteilen 66 und 66', die eine V-förmige Innenfläche 78 bzw. 78' aufweisen, die die Dreifachflansche 70, 58 und 60 bzw. 60^T, 58' und 76 umfassen. Die Umfangsteile 66 und 66' umfassen bevorzugt eine Einrichtung zur Einstellung bzw. Justierung der Eingriffstiefe der Innenfläche 78 in Bezug auf die Flansche 70 und 60 bzw. 60' und 76.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, umfaßt die Einrichtung zur Einstellung der Eingriffstiefe der Innenfläche 78 in Bezug auf die Flansche eine Einrichtung zur Veränderung der Länge der Umfangsteile 66. Bei der dargestellten Vorrichtung besteht die Einrichtung zur Veränderung der

709816/0935

Länge des Umfangsteils 66 aus einem am Umfangsteil 66 befestigten Gewindebolzen 8o mit Befestigungsmutter 82. Durch Anziehen der Befestigungsmutter 82 auf dem Gewindebolzen 80 wird die Länge des Umfangsteils 66 und damit die Eingriffstiefe der darin eingeschlossenen Flansche verändert.

Die Einrichtung zur Verringerung des die Partikel einschließenden Volumens muß erfindungsgemäß nicht nur so ausgeführt sein, daß sie eine vertikale Bewegung der Rückhalteglieder 50 ermöglicht.

Wie aus der Fig. 6 ersichtlich ist, wird das die Partikel einschließende Volumen durch Verringerung des Innendurchmessers der erzwungenen Packungen verringert. Bei der in Fig. 6 dargestellten Weiterbildung wird das Umfangsteil 84 durch die vertikale Bewegung der Rückhalteglieder 50 und 50' zu der mit 84' bezeichneten Form deformiert, wodurch der Durchmesser des zwischen den Rückhaltegliedern eingeschlossenen Volumens entsprechend verringert.wird. Bei dieser Weiterbildung werden sowohl die Höhe als auch der Durchmesser des Volumens, in dem die Partikel zwangsweise eingeschlossen sind, gleichzeitig verringert; der Fachmann kann dabei Einrichtungen vorsehen, mit denen diese beiden Dimensionsänderungen unabhängig voneinander vorgenommen werden können.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfaßt eine Einrichtung zur Erzeugung einer Vibration der Kammer 10 und damit der darin befindlichen Anordnung von Partikeln. Bei der dargestellten Ausführung ist diese Einrichtung zur Schwingungserzeugung 86 schematisch dargestellt; sie ist mit der Kammer 10 über Verbindungen 88 elastisch verbunden. Die einzelnen Partikel innerhalb der Trenneinrichtung 12 sind, da sie sich in dichtgepackter Anordnung befinden, nicht immer in statischem Kontakt mit den umgebenden Parti-

709816/0935

kein. Die Vibration der Anordnung verursacht eine Vibration der zwischen den Rückhaltegliedern 50 befindlichen Partikel. Die Vibration der Anordnung und die sich aufgrund der Vibration bildenden öffnungen verhindern ein Zusammenbacken derartiger Anordnungen durch hindurchtretende Materialien. Da die Kammer schwingt, sollte die Einrichtung zum Einführen des Gemischs in die Kammer den Schwingungen entsprechend angepaßt sein.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt vorzugsweise eine Einrichtung zur visuellen Beobachtung des aus dem unteren Rückhalteglied 50' austretenden Materials zur Peststellung, ob das Gemisch effektiv getrennt ist. Die Anwesenheit pflanzlicher Materialien, die vom unteren Rückhalteglied herrühren, würde anzeigen, daß die Packungs dichte, der Partikel innerhalb der Rückhalteglieder nachgestellt werden muß.

Die Erfindung betrifft zusammengefaßt ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Trennung von Sand von pflanzlichem Peingut, wobei das Gemisch von Sand und pflanzlichem Feingut mit Hilfe eines porösen Trennelements getrennt wird, das waagrecht innerhalb einer geschlossenen Kammer angebracht ist, in der die Trennung durch einen aufwärts strömenden Gasstrom erfolgt. Das poröse Trennelement umfaßt eine Vielzahl von in dichtgepackter Anordnung zwischen zwei einander gegenüberliegenden Rückhaltegliedern eingeschlossenen Partikeln. Während der Gasstrom durch die Anordnung der Partikel hindurch nach oben strömt, werden diese in Vibration versetzt, wobei

709816/0935

die Trennung in erster linie durch den Gasdurchfluß durch die Anordnung scwie die Beweglichkeit der Partikel bestimmt wird. Die Trennung wird in erster Linie durch Veränderung des die Partikel in der Anordnung einschließenden Volumens kontrolliert, was die Geschwindigkeit des Gasdurchflusses als auch die Beweglichkeit der Partikel beeinflußt.

Erfindungsgemäßes Trennverfahren

Die Trennung der Komponenten eines Gemische von Sand und pflanzlichem Feingut wird erfindungsgemäß bei der vorliegenden Ausführung durch erzwungenes Einschließen einer Vielzahl von Partikeln 55 in einer dichtgepackten Anordnung zwischen zwei horizontalen porösen Rückhaltegliedern 50 und 50' innerhalb einer geschlossenen Kammer vorgenommen. Das Gemisch von Sand und pflanzlichem Material befindet sich innerhalb der Kammer 10 über dem oberen der beiden porösen Rückhalteglieder* Die Anordnung wird durch Betrieb einer Einrichtung zur Schwingungserzeugung 86 in Vibration versetzt, wobei ein Gasstrom durch die Anordnung hindurch in Richtung auf das Gemisch auf der Anordnung geleitet wird. Der Abstand zwischen den beiden porösen Rückhaltegliedern 50 und 50' ist einstellbar, um so die Packung der Partikel innerhalb der Anordnung zur Trennung der Bestandteile verändern zu können, wobei sich der Sand durch die Anordnung hindurch nach unten bewegt, während sich die pflanzlichen Bestandteile im Gasstrom aufwärts bewegen. Das pflanzliche Peingut wird danach stromab der Anordnung gesammelt.

Zur bevorzugten Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen die Partikel Kugelform auf und sind

709816/0935

in einer dichtgepaokten DreiZentrenanordnung angeordnet, wobei der mittlere Durchmesser der größten Sandpartikel im Gemisch weniger als 18 % des Durchmessers der kugelförmigen Partikel beträgt. Bei der Durchführung des Verfahrens in dieser Weise verstopft sich die Anordnung nicht mit Sand, und es kommt danach entsprechend nicht zu einer Verringerung der Trennwirksamkeit durch während der Vibration nicht durch die Anordnung hindurchtretende größere Sandpartikel.

Während das Gas durch die Anordnung hindurchströmt und die Geschwindigkeit des Gases stromab der Anordnung gemessen werden kann, erfolgt die Trennung selbst innerhalb der Anordnung. Der Trennung liegt das Grundphänomen zugrunde, daß Sand und pflanzliche Materialien von einem bewegten Gasstrom mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten mitgenommen werden. Die Gesamt-Durchflußgeschwindigkeit des Gases durch die Anordnung beeinflußt entsprechend den Trennprozeß dadurch, daß die lokale Strömungsgeschwindigkeit des Gases um die Partikel innerhalb der Anordnung, die mit den pflanzlichen Materialien und dem Sand innerhalb der Anordnung in Wechselwirkung stehen, beeinflußt wird.

Ein wesentlicher Teil des Gases innerhalb der Anord nung besitzt vorzugsweise eine gegenüber der Absetzgeschwindigkeit der pflanzlichen Bestandteile des Gemische höhere Geschwindigkeit. Da die Partikel innerhalb der Anordnung einer konstanten Bewegung unterliegen, wodurch sich Durchtrittsöffnungen innerhalb der Anordnung bilden und wieder verschwinden, ist eine Messung der effektiven, an den Partikeln wirkenden Geschwindigkeit unmöglich. Die

709816/0935

praktische Feststellung, ob ein wesentlicher Teil des Gases innerhalb der Anordnung eine gegenüber der Absetzgeschwindigkeit der pflanzlichen Komponente .des Gemischs höhere Geschwindigkeit aufweist, besteht darin, das untere RUckhalteglied der Anordnung zu beobachten. Durch Einstellung des die Partikel einschließenden Volumens und Beobachtung des vom unteren Rückhalteglied austretenden Materials kann das Volumen eingestellt werden, bis im wesentlichen kein pflanzliches Feingut von der Anordnung am unteren Rückhalteglied austritt.

Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft bei der Trennung von Tabak und Sand einsetzbar, besonders dann, wenn das Gemisch von Sand und Tabak im Größenbereich von 0,15 - 0,6 mm liegt und die kugelförmigen Partikel Durchmesser von etwa 3 mm aufweisen, wobei das Gas eine geschätzte Geschwindigkeit innerhalb der Anordnung von

Λ ^ΛΛΛ/3 ( 3·5~

etwa-45 - ft/s) aufweist.

Die Erfindung ermöglicht die Trennung beispielsweise von Gemischen von Tabak und Sand, wobei die Trennvorrichtung je nach dem vorliegenden Fall so eingestellt werden kann, daß Unterschiede im Trennverhalten verschiedener in die Vorrichtung eingeführter Gemische kompensiert werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahrensprinzip wurde anhand einer bevorzugten Ausführung erläutert; die Erfindung ist jedoch keineswegs auf die genannten beispielhaften Angaben beschränkt; auch andere auf dem gleichen Prinzip beruhende Verfahrensweisen und Vorrichtungen sind ebenfalls im allge meinen Erfindungsgedanken enthalten.

709816/0935

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zur Trennung von Gemischen von Sand und pflanzlichem Peingut,

gekennzeichnet durch folgende Schritte:

(1) Zusammenpacken einer Vielzahl von Partikeln in dichtgepackter Anordnung zwischen zwei waagrechten, porösen Rückhaltegliedern innerhalb einer geschlossenen Kammer;

(2) Einbringen des Gemischs innerhalb der Kammer oberhalb des obersten der beiden porösen Rückhalteglie der;

Erzeugung von Schwingungen dieser Anordnung;

(4) Hindurchleiten eines bewegten GasStroms von unten nach oben durch die Anordnung hindurch gegen das Gemisch auf der Anordnung;

(5) Einstellen des die Partikel einschließenden Volumens zur Änderung der Packungsdichte der Partikel innerhalb der Anordnung zur Trennung der Komponenten, wobei sich der Sand durch die Anordnung hindurch nach unten bewegt, während sich die pflanzlichen Bestandteile im Gasstrom nach oben bewegen,

sowie

709818/093

ORIGINAL INSPECTED

(6) Sammeln des pflanzlichen Peinguts stromab der Anordnung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel im wesentlichen kugelförmig sind und die Anordnung eine dichtgepackte DreiZentrenanordnung ist, wobei der mittlere Durchmesser der größten Sandpartikel kleiner als 18 % des Durchmessers der kugelförmigen Partikel ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen zur Verringerung der Beweglichkeit der Partikel und zur Steigerung der Gesamt-Strömungsgeschwindigkeit des Gases durch die Anordnung eingestellt wird.

K. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein wesentlicher Teil des Gases innerhalb der Anordnung eine gegenüber der Absetzgeschwindigkeit der pflanzlichen Bestandteile des Gemischs höhere Geschwindigkeit aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den beiden gegenüberliegenden Rückhaltegliedern und damit die Geschwindigkeit des Gases innerhalb der Anordnung zur Erzielung einer gegenüber der Absetzgeschwindigkeit höheren Geschwindigkeit durch Zusammendrücken der Anordnung mit den Rückhaltegliedern eingestellt wird_s bis im wesentlichen kein pflanzliches Feingut stromauf der Anordnung austritt„

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung sieben Schichten (rows) tief ist.

7. Verfahren nach Anspruch I₂ dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete pflanzliche Feingut aus Tabak besteht.

093

- SHT-

.3.

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch im Größenbereich von 0,15 - 0,6 mm liegt, die kugelförmigen Partikel einen Durchmesser von etwa J5 mm aufweisen und das Gas eine Geschwindigkeit von etwa 1 m/s (3,5 ft/s) innerhalb der Anordnung aufweist und das verwendete pflanzliche Peingut aus Tabak besteht.

9. Vorrichtung zur Trennung von Gemischen von Sand und pflanzlichem Feingut, gekennzeichnet durch

(1) eine im wesentlichen geschlossene Kammer (10);

(2) zwei in der Kammer (10) waagrecht angeordnete poröse Rückhalteglieder (50, 50');

(3) eine Vielzahl von Partikeln (55) in dichtgepackter Anordnung zwischen den Rückhaltegliedern (50, 50');

(4) eine Einrichtung zur Einstellung des die Partikel einschließenden· Volumens (Fig. 3-5: 54, 5²^; 58, 58'; 60, 60'; 62; 64; 66; 68; 80; 82; Fig. 6: 62; 66, 66'; 84);

(5) eine Einrichtung zur Schwingungserzeugung (86);

(6) eine Einrichtung (14, 20) zur Einführung des Gemischs in die Kammer (10) oberhalb der Anordnung;

(7) eine Einrichtung (18) zum Hindurchleiten eines aufwärts bewegten Gasstroms durch die Kammer (10) und die Anordnung in Richtung auf das Gemisch sowie

(8) eine in Strömungsverbindung (30) mit der Kammer (10) stehende Einrichtung (32, 34) zum Sammeln des pflanz-

709816/0935

- ae*-

lichen Feinguts stromab der Anordnung.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel kugelförmig sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine visuelle Beobachtungseinrichtung zur Beobachtung des unteren Rückhalteglieds (50').

12. Vorrichtung nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß das die Partikel einschließende Volumen durch Veränderung des Abstands zwischen den Rückhaltegliedern (50, 50') einstellbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das die Partikel einschließende Volumen durch Veränderung des Innendurchmessers der erzwungenen Partikelpackung einstellbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das die Partikel einschließende Volumen durch Veränderung des Abstands zwischen den Rückhaltegliedern (50, 5O¹) und durch Veränderung des Durchmessers der Partikelpackung

(84) einstellbar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 9 j dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen ein mit den Partikeln in Kontakt stehendes deformierbares Umfangsteil (66) aufweist, mit dem der Innendurchmesser der erzwungenen Partikelpackung durch Deformation des Umfangsteils (66) verringert werden kann.

16. Vorrichtung nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß

709818/0935

die Kammer (10) im wesentlichen zylindrische Form aufweist und die Einrichtung zur Einstellung der Rückhalteglieder (50, 50') umfaßt:

(1) zwei kreisförmige, radial angeordnete Flansche (58, 58') an den Rückhaltegliedern (50, 50');

(2) ein zylindrisches Halteglied (62), das einen Teil der Kammer (10) darstellt und eine zur Aufnahme einer Anzahl Schichten der Partikel ausreichende Tiefe aufweist, ferner zwei einander gegenüberliegende, radial angeordnete Flansche (60, 60'), die mit dem Halteglied (62) in Verbindung stehen und mit den radial angeordneten Flanschen (58, 58') auf der Einrichtung zum Zusammendrücken fluchten, wobei gegenseitig ausgerichtete Flanschpaare gebildet werden;

(3) ein deformierbares Element (64) zwischen den einander gegenüberliegenden, justierten Flanschpaaren (60, 60') sowie

(4) eine Einrichtung (66, 80, 82) zum Zusammenziehen der einander gegenüberliegenden und gegenseitig ausgerichteten Flanschpaare.

17. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zusammenziehen der Flanschpaare ein Umfangsteil (66) mit V-förmiger Innenfläche (78), das die Flanschpaare einschließt, und eine Einrichtung zur Einstellung der Eingriffstiefe der Innenfläche (78) gegenüber den beiden Flanschen (80, 82) umfaßt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Einstellung der Eingriffstiefe der Innenfläche (78) gegenüber den beiden Flanschen eine

709318/093S

Einrichtung (8θ, 82) zur Veränderung der Länge des Umfangsteils (66) umfaßt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmigen Partikel eine Durchmessertoleranz von - 20 % aufweisen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der kugelförmigen Partikel im Bereich von 0,5 - 5 mm liegt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Durchmesser der größten Sandpartikel des Sandgemischs l8 % des Durchmessers der kugelförmigen Partikel nicht· übersteigt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der kugelförmigen Partikel sieben Schichten (rows) tief ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß das pflanzliche Feingut aus Tabak besteht.

24. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Strömungsablenkeinrichtung (46) stromab der Anordnung₅ die die Gasdurchflußgeschwindigkeit in der Vorrichtung stromab der Anordnung erhöht.

7098 1 e/093 i