DE3038385A1 - METHOD AND DEVICE FOR SEPARATING DUST PARTICLES FROM PARTICLES WITH THESE - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR SEPARATING DUST PARTICLES FROM PARTICLES WITH THESEInfo
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Description
Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. FinckePatent attorneys Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke
Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. LisKA 3038385Dipl.-Ing. F. A. Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing.H. LisKA 3038385
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Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen von Staubteilchen von mit diesen behafteten PartikelnMethod and device for separating dust particles from particles afflicted with them
Zusatz zu DBP (deutsche Patentanmeldung P 28 46 499.5)Addition to DBP (German patent application P 28 46 499.5)
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen von Staubteilchen von Partikeln, insbesondere zur selektiven Trennung von Partikeln und an diesen haftenden sehr viel feineren Staubteilchen, wobei mindestens ein Strahl aus mit feinen Staubteilchen beladenen Partikeln in einem in einer Wirbelkammer gebildeten Wirbelbett dieser Partikel erzeugt und gegen ein Hindernis mit einer Geschwindigkeit gerichtet wird, die ausreicht, damit sich unter der Wirkung des Aufpralles die feinen Staubteilchen von den Partikeln lösen, und wobei die Fluidisierung der Partikel durch einen aufsteigenden Strom eines Fluidisierungs- oder Trenngases erfolgt, nach dem deutschen Patent ;. .. ... (deutsche Patentanmeldung P 28 46 499.5).The invention relates to a method for separating dust particles from particles, in particular for selective Separation of particles and much finer dust particles adhering to them, with at least one jet from Particles loaded with fine dust particles in a fluidized bed of these particles formed in a vortex chamber is generated and directed against an obstacle at a speed sufficient for it to pass under the Effect of the impact loosen the fine dust particles from the particles, and whereby the fluidization of the Particles through an ascending stream of a fluidizing or separation gas takes place, according to the German patent;. .. ... (German patent application P 28 46 499.5).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad gegenüber den herkömmlichen Trennverfahren zu verbessern und insbesondere eine möglichst vollständige Trennung sowie eine gute Selektivität in schwierigen Anwendungsfällen zu erreichen, wenn beispielsweise sehr feine Staubteilchen sehr fest an größeren Partikeln haften.The invention is based on the object of improving the efficiency compared to the conventional separation processes and in particular a separation that is as complete as possible and good selectivity in difficult ones Use cases to be achieved when, for example, very fine dust particles very firmly attached to larger particles be liable.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Partikel des Wirbelbettes in permanente Schwingungen versetzt werden, indem man die Wirbelkammer in Vibrationen versetzt, wobei der aufsteigende Gasstrom nur die feinen Staubteilchen mitnimmt, deren Korngröße kleiner als ein bestimmter Schwellwert ist, um auf diese Weise eine selektive Trennung zwischen den feinen Staubteilchen und den auf diese Weise von ihnen befreiten größeren Partikeln zu erreichen.To solve this problem, the invention proposes that the particles of the fluidized bed in permanent Vibrations are caused by causing the vortex chamber to vibrate, with the ascending gas flow only takes the fine dust particles with it, the grain size of which is smaller than a certain threshold value, in order to access them Make a selective separation between the fine dust particles and those freed from them in this way to achieve larger particles.
Die vorstehend genannten Vibrationen verstärken den Effekt des Aufpralles der in dem oder den TeilchenströmenThe vibrations mentioned above increase the effect of the impact of the particle stream or streams
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mitgeführten Partikel auf ein festes Hindernis oder auf die Partikel eines anderen Teilchenstromes, um wiederholte Stöße untereinander und mit den Begrenzungswänden des Behälters oder des Durchflußraumes (Wirbelkammer) zu erzeugen, in dem sie sich befinden. Man hat festgestellt, daß diese Schwingungen in überraschender Weise außerordentlich dazu beitragen, die Haftkräfte zwischen den sehr feinen Staubteilchen und den größeren Partikeln zu überwinden, an denen sie haften.entrained particles on a solid obstacle or on the particles of another particle flow to repeated impacts with each other and with the boundary walls of the container or the flow space (Vortex chamber) in which they are located. It has been found that these vibrations are surprising Way extraordinarily contribute to the adhesive forces between the very fine dust particles and to overcome the larger particles to which they are attached.
Dank der Vibrationen erhält man ferner eine raschere Erneuerung der Partikel des Wirbelbettes in dem oder den Partikelströmen, die in dem Wirbelbett erzeugt werden. Dies erhöht den Wirkungsgrad dieser Partikelströme und führt zu einer schnelleren Abtrennung des Staubes. Aufgrund der Tatsache, daß die.Partikel Bewegungen unterworfen sind, die wesentlich komplexer als jene sind, die allein von dem aufsteigenden Strom des Fluidisierungsgases hervorgerufen würden, werden die Partikel auch rascher in die Partikelströme geworfen. Anders formuliert heißt dies, daß die von den Teilchenstrahlen hervorgerufene Bewegung wesentlich besser genutzt wird, wenn die Partikel gleichzeitig Schwingungen ausgesetzt werden.Thanks to the vibrations, a more rapid renewal of the particles of the fluidized bed in the or is obtained the particle streams that are generated in the fluidized bed. This increases the efficiency of these particle flows and leads to a faster separation of the dust. Due to the fact that the.particle movements that are much more complex than those of the ascending stream alone of the fluidizing gas, the particles are also thrown more quickly into the particle streams. In other words, this means that the movement caused by the particle beams is essential is better used if the particles are exposed to vibrations at the same time.
Die Erfindung führt folglich zu einer hervorragenden Kombinationswirkung zwischen den Effekten, die von den Stößen., herrühren, welche durch die Partikelströme in dem Wirbelbett und das Aufprallen der Partikel auf ein Hindernis erzeugt werden, und jenen Effekten,die davon herrühren, daß die Teilchen in Schwingungen versetzt werden.The invention thus leads to an excellent combination effect between the effects of the Shocks., Which result from the particle streams in the fluidized bed and the impact of the particles on an obstacle, and the effects that result from it cause the particles to vibrate.
Es ergibt sich hieraus ein großer Wirkungsgrad bei der Trennung in dem Wirbelbett und die Möglichkeit, denThis results in a high degree of efficiency in the separation in the fluidized bed and the possibility of the
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Durchsatz des zu bearbeitenden Materials zu vergrößern.Increase the throughput of the material to be processed.
Es versteht sich, daß die nach oben abgezogenen feinen Staubteilchen von dem Fluidisxerungsgas getrennt werden können, bevor dieses an die Umgebung abgegeben wird. Die Trennung kann mit bekannten Mitteln erfolgen, wie beispielsweise einem Filter mit Filtertaschen. Die größeren Partikel dagegen können ihrerseits aus dem Wirbelbett durch Überfließen oder durch Schwerkraft in ebenfalls bekannter Weise abgeführt werden.It goes without saying that the fine dust particles drawn upward are separated from the fluidizing gas before it is released into the environment. The separation can be done by known means such as for example a filter with filter bags. The larger particles, on the other hand, can in turn come from the Fluidized bed can be removed by overflow or by gravity in a known manner.
Es kann zweckmäßig sein, die Teilchenströme in dem Wirbelbett einfach durch Injektion von Druckluft oder einem anderen Gas in das Wirbelbett so zu erzeugen, daß die Teilchenströme gegeneinander gerichtet sind.It may be useful to simply inject compressed air or the particle flows into the fluidized bed to generate another gas in the fluidized bed so that the particle flows are directed against each other.
Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, d.h. eine Einrichtung zum Trennen von Staubteilchen und von mit den Staubteilchen behafteten Partikeln, umfassend eine Wirbelkammer mit einer Zuführungsleitung für die mit den Staubteilchen behafteten Partikel, einer auf der der Zuführleitung gegenüberliegenden Leitung der Wirbelkammer anschließenden Abflußleitung für die von den Staubteilchen getrennten Partikel und einer einen Boden bildenden permeablen Trennwand, welche einen oberen Abschnitt der Wirbelkammer, der einen im übrigen von Seitenwänden begrenzten Fluidisierungsraum bildet, von einem unteren Abschnitt der Wirbelkammer trennt, der einen Windkasten bildet, und an eine Leitung zur Zufuhr eines der Fluidisierung und Trennung dienenden Druckgases anschließbar ist, wobei der obere Abschnitt der Wirbelkammer mit der Eintrittsöffnung einer Leitung zum Abführen der feinen Teilchen in Verbindung steht, die von den größeren Teilchen des Wirbelbettes getrennt undThe invention also relates to a device for carrying out the method described above, i. a device for separating dust particles and particles contaminated with the dust particles, comprising a vortex chamber with a supply line for the particles contaminated with the dust particles, one the line of the vortex chamber, which is opposite the supply line, is connected to the discharge line for the from the dust particles separated particles and a bottom-forming permeable partition which has a upper section of the vortex chamber, which forms a fluidization space otherwise delimited by side walls, from a lower section of the vortex chamber, which forms a wind box, and to a duct for the supply one of the fluidization and separation serving compressed gas can be connected, the upper portion of the Vortex chamber communicates with the inlet opening of a conduit for discharging the fine particles, which separated from the larger particles of the fluidized bed and
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durch den aufsteigenden Strom des Fluidisierungsgases mitgenommen werden, wobei ferner diese Leitung gegebenenfalls an einen Abscheider nach Art eines Filters oder dergleichen angeschlossen ist, und wobei schließlich Mittel an den das Wirbelbett begrenzenden Seitenwänden vorgesehen sind, um gegeneinander gerichtete Teilchenströme zu erzeugen.by the ascending flow of the fluidizing gas be taken along, this line also optionally to a separator in the manner of a filter or the like is connected, and finally means on the side walls delimiting the fluidized bed are provided in order to generate particle flows directed towards one another.
Erfindungsgemäß ist eine derartige Einrichtung in der Weise ausgebildet, daß die Vorrichtung Mittel aufweist, welche die permeable Trennwand und gegebenenfalls die Seitenwände des Fluidisierungsraumes und somit die Teilchen in demselben in permanente Schwingungen versetzen. According to the invention, such a device is in the Way designed that the device has means, which the permeable partition and optionally the Set the side walls of the fluidization space and thus the particles in the same into permanent vibrations.
Vorzugsweise umfassen die Mittel zur Erzeugung von Schwingungen eine elastische Aufhängung der Wirbelkammer und mindestens eine mit dieser verbundene Welle, die mit einer einstellbaren Geschwindigkeit drehbar gelagert ist und mindestens eine exzentrische Masse trägt, deren Exzentrizität ebenfalls einstellbar ist.The means for generating vibrations preferably comprise an elastic suspension of the vortex chamber and at least one shaft connected to this, which is rotatably mounted at an adjustable speed and carries at least one eccentric mass, the eccentricity of which is also adjustable.
Man kann auf diese Weise bequem die Frequenz und die Amplitude der Schwingungen einstellen. Die Steifigkeit der Aufhängung und diese Frequenz sind im Prinzip so gewählt, daß man die maximale Amplitude erhalten kann.You can easily adjust the frequency and amplitude of the vibrations in this way. The rigidity the suspension and this frequency are in principle chosen so that the maximum amplitude can be obtained.
Selbst mit einer elastischen Aufhängung, welche die Wirbelkammer trägt und daher in vertikaler Richtung wirkt, erhält man dank des Vibratorsystemes horizontale Schwingungskomponenten, wenn auch mit geringerer Amplitude als die vertikalen Schwingungen. Dies trägt dazu bei, die Anzahl der Stöße zwischen den Teilchen noch zu erhöhen·Even with an elastic suspension that carries the vortex chamber and therefore in a vertical direction works, you get horizontal vibration components thanks to the vibrator system, albeit with a lower amplitude than the vertical vibrations. This helps keep the number of collisions between the particles still to increase
Die Mittel zur Erzeugung der Schwingungen können auch soThe means for generating the vibrations can also do so
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ausgebildet sein, daß sie mindestens zwei parallel zueinander gerichtete Wellen umfassen, von denen jede mindestens eine exzentrische Masse trägt, wobei Mittel vorgesehen sind, um die Winkellage der exzentrischen Massen relativ zueinander einstellen zu können. Dies liefert eine zusätzliche Einstellmöglichkeit.be designed that they comprise at least two mutually parallel shafts, each of which at least carries an eccentric mass, means being provided to adjust the angular position of the eccentric masses to be able to adjust relative to each other. This provides an additional setting option.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:Further features and advantages of the invention emerge from the following description, which in conjunction with The invention is explained using an exemplary embodiment in the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung, teilweise in einem axialen Schnitt, einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durchführung des Trennverfahrens und1 shows a schematic representation, partly in an axial section, of a device according to the invention to carry out the separation process and
Fig. 2 einen Querschnitt längs Linie II-II in Fig. 1.FIG. 2 shows a cross section along line II-II in FIG. 1.
Die in den Figuren dargestellte Einrichtung ist z. B. dazu bestimmt, Aluminiumpartikel von Staub zu befreien, wobei die Abmessungen der Teilchen (Aluminiumpartikel und feiner Staub) zwischen 1 μΐη und 100 μΐη variiert.Auf diese Weise sollen alle Partikel mit einer Größe von weniger als 30 μπι eliminiert werden.The device shown in the figures is z. B. intended to remove dust from aluminum particles, where the dimensions of the particles (aluminum particles and fine dust) vary between 1 μΐη and 100 μΐη in this way, all particles with a size of less than 30 μm are to be eliminated.
Diese Einrichtung umfaßt eine Fluidisierungs-oder Wirbelkammer 1 mit einer Zuführleitung 2 zur Zufuhr der von dem Staub zu trennenden Partikel aus einem Fülltrichter 3 und mit einer Abflußleitung 4 für die von dem Staub befreiten Partikel, d.h. die größeren Partikel. Die Abflußleitung 4 setzt an einer der Zuführleitung 2 entgegengesetzten Stelle der Wirbelkammer 1 an. Die Wirbelkammer 1 ist durch eine einen Boden bildende permeable Trennwand 6 begrenzt, welche die untere Wand des .Abschnittes bildet, der weiter oben als oberer AbschnittThis device comprises a fluidization or swirl chamber 1 with a supply line 2 for supplying the particles to be separated from the dust from a filling funnel 3 and with a discharge line 4 for the particles freed from the dust, ie the larger particles. The discharge line 4 starts at a point in the vortex chamber 1 that is opposite to the supply line 2. The vortex chamber 1 is delimited by a bottom-forming permeable partition 6 which forms the lower wall of the .Abschnittes, which is further above as the upper section
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der Wirbelkammer bezeichnet wurde. Dieser Abschnitt bildet den eigentlichen Fluidisierungsraum 7, der im übrigen von Seitenwänden 8a und 8b begrenzt wird. Unterhalb der permeablen Trennwand 6 befindet sich der Abschnitt, der weiter oben als unterer Abschnitt bezeichnet wurde und einen Windkasten 9 darstellt. Dieser kann mit einer Druckluftleitung 10 verbunden werden, durch welche die zur Fluidisierung und zur Trennung erforderliche Druckluft zugeführt wird. Die Druckluftleitung 10 selbst kann durch einen Ventilator mit regelbarer Fördermenge gespeist werden.the vortex chamber was designated. This section forms the actual fluidization space 7, which is in the the rest of the side walls 8a and 8b is limited. Below the permeable partition 6 is the section which was referred to above as the lower section and represents a wind box 9. This can with a compressed air line 10 are connected through which the compressed air required for fluidization and separation is supplied. The compressed air line 10 itself can be fed by a fan with adjustable flow rate.
An den oberen Abschnitt der Einrichtung schließt sich eine Leitung 11 an> die mit dem oberen Ende des Fluidisierungsraumes 6 in Verbindung steht. An das andere Ende der Leitung 11 ist ein Staubabscheider 12 angeschlossen der beispielsweise mit Filtertaschen versehen ist. Die filtrierte Luft tritt bei 13 aus. Die abgetrennten Teilchen fallen in einen Trichter 14, de : mit einem Entleerungsventil 15 versehen ist.A line 11 connects to the upper section of the device and is connected to the upper end of the fluidization space 6. At the other end of the line 11, a dust separator 12 is connected, which is provided with filter pockets, for example. The filtered air exits at 13. The separated particles fall into a hopper 14, de: is provided with a drain valve 15th
Erfindungsgemäß sind ferner Mittel vorgesehen, um die Teilchen in dem Fluidisierungsraum oder Wirbelbett 7 in Vibrationen zu versetzen. Diese Mittel sind sehr schematisch in Form von Vibratoren 16 dargestellt. Vorzugsweise kann' es sich dabei um Wellen handeln, die in Lagern drehbar an dem Chassis 17 der Einrichtung gelagert sind, von Elektromotoren angetrieben werden und eine oder mehrere exzentrische Massen tragen.According to the invention means are also provided to the To put particles in the fluidization space or fluidized bed 7 in vibration. These resources are great shown schematically in the form of vibrators 16. Preferably can 'these are shafts which are rotatably mounted in bearings on the chassis 17 of the device are driven by electric motors and carry one or more eccentric masses.
Wie bereits oben erwähnt wurde, kann eine Einstellvorrichtung zur Einstellung der Winkelabweichung der auf den verschiedenen Wellen angeordneten Massen vorgesehen sein, um aus mehreren Komponenten zusammengesetzte Schwingungen zu erzeugen. Die Vibrationseinrichtung dientAs already mentioned above, an adjusting device for adjusting the angular deviation of the Masses arranged on the various shafts can be provided in order to be composed of several components To generate vibrations. The vibration device is used
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dazu, das Chassis 17, das Wirbelbett 7, die permeable Trennwand 6, die Seitenwände 8a und 8b sowie den Windkasten 9 in Schwingungen zu versetzen, deren Hauptkomponente vertikal gerichtet ist. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Auf lager 19 des Chassis 17 und auf dem Boden ruhenden Gegenlagern 20 ein elastisches System angeordnet, das beispielsweise aus Schraubenfedern 18 bestehen kann. Ein derartiges System ermöglicht nicht nur vertikale Schwingungen, sondern auch das Auftreten von horizontalen Schwingungskomponenten.in addition, the chassis 17, the fluidized bed 7, the permeable Partition 6, the side walls 8a and 8b and the wind box 9 to vibrate, their main component is directed vertically. For this purpose, between the stock 19 of the chassis 17 and on the floor resting counter bearings 20 an elastic system is arranged, which consist of coil springs 18, for example can. Such a system allows not only vertical vibrations, but also the occurrence of horizontal vibration components.
Schließlich sind gemäß der Darstellung in Fig. 2 an einander gegenüberliegenden Stellen der Seitenwände 8a und 8b des Wirbelbettes 7 zwei Cruckiuftdüsen 21 mit einander entgegengesetzter Strahlrichtung angeordnet.Finally, as shown in FIG. 2, the side walls 8a are at mutually opposite locations and 8b of the fluidized bed 7 with two pressure air nozzles 21 arranged opposite beam direction.
Die Düsen 21 dienen dazu, in das Wirbelbett 7 der von dem Staub zu befreienden Teilchen gegeneinander gerichtete Teilchenstrahlen einzuführen, um die Teilchen Zusammenstößen auszusetzen, durch welche der anhaftende feinere Staub abgetrennt wird. Es können beispielsweise vier Paare von einander gegenüberliegenden Düsen 21 vorgesehen sein, wie dies in der Fig. 1 dargestellt ist.The nozzles 21 are used in the fluidized bed 7 of The particles to be freed of dust introduce mutually directed particle beams in order to cause the particles to collide suspend, through which the adhering finer dust is separated. For example, there can be four Pairs of opposed nozzles 21 may be provided, as shown in FIG.
Diese Stöße, denen die vom Staub zu befreienden Teilchen ausgesetzt sind, wirken mit den Schwingungsbewegungen, denen die Teilchen aufgrund der Vibration des Wirbelbettes 7 ebenfalls" ausgesetzt sind,auf sehr wirkungsvolle Weise zusammen, so daß man auf diese Weise ein ausgezeichnetes Ergebnis bei der Abtrennung des Staubes erreichen kann. So kann man beispielsweise bei Aluminiumteilchen mit den oben genannten Abmessungen auf bequeme Weise sämtliche Staubteilchen mit einer Größe von weniger als 30 um abtrennen. Es ist zu bemerken, daß man dieses Resultat mit den herkömmlichen Einrichtungen nach Art von industriellenThese shocks, to which the particles to be freed from dust are exposed, act with the vibrational movements, to which the particles are also "exposed" due to the vibration of the fluidized bed 7, in a very effective manner together, so that an excellent result in separating the dust can be achieved in this way. For example, in the case of aluminum particles with the dimensions mentioned above, all Separate dust particles less than 30 µm in size. It should be noted that this result can be achieved with conventional industrial-type devices
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Vibrationssieben nicht erreichen kann, bei denen man zudem eine rasche Verstopfung des Siebes feststellt.Vibration sieves can not be reached, in which one also notices a rapid clogging of the sieve.
Die feinen Staubteilchen 22, die von den größeren Teilchen abgespalten werden, werden in die obere Leitung 11 durch den zur Fluidisation dienenden Luftstrom mitgerissen. Sie werden von diesem Luftstrom in einem Staubabscheider 12 getrennt. Die größeren Teilchen dagegen bleiben in dem oder fallen in das Wirbelbett und durchlaufen durch natürliche Strömung das Wirbelbett 7 von der Zuführleitung 2 bis zur Abflußleitung 4, durch welche somit die großen vom Staub befreiten Teilchen 23 abgeführt werden.The fine dust particles 22 which are split off from the larger particles are in the upper duct 11 entrained by the air flow serving for fluidization. They are separated from this air flow in a dust separator 12. The larger particles on the other hand stay in or fall into the fluidized bed and pass through the fluidized bed 7 of the by natural flow Feed line 2 to the discharge line 4, through which the large particles 23 freed from dust are discharged will.
Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung auch in vorteilhafter Weise mit sämtlichen anderen Merkmalen des Hauptpatentes kompiniert werden kann, die hier nicht ausdrücklich beschrieben sind.It goes without saying that the present invention can also advantageously be taken with all of the other features of the main patent, which are not expressly described here.
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