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Ucrrichtunq zum Trennen von Feinstkorn
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Trennen
von Teilchen, bevorzugt der Größe L 100 ßm aus Suspensionen bestehend aus einem
Zulauf, Durchflußspalten und Ablauf.
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Zur Trennung von Teilchen verschiedener Größen aus Suspensionen sind
mehrere Konstruktionen sowohl statischer als auch dynamischer Verfahren bekannt.
Die meisten Methoden arbeiten durch Rütteln, Klopfen der Siebe oder durch Rückspülung
durch die Siebspalte oder Sieblöcher mit starrem D'rchmesser. Ein Modell verwendet
einen "Kamm", der relativ zum bewegten Spalt steht und dadurch die Ringspalte freihalten
soll. In der praxis zeigte sich jedoch, daß dieses Modell für die Trennung von Teilchen
~ 100 ßm mechanisch sehr anfällig war - und zudem die Aufgabe nicht erfüllte - die
Ringspalte freizuhalten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung und ein
Verfahren zum Trennen von Feinstkorn - bevorzugt L 100 ßm - aus einer Suspension
zu finden, welches insbesondere bei hohen Viskos#täten bei geles-lrtigen Produkten
und Perlenbruch auch über längere Betriebszeiten nicht verstopft, leicht zu einigen
ist und über eine
einfache, leicht zu montierende Konstruktion schnell
den quantitativen (Durchsatz) sowie qualitativen (Korngröße) Erfordernissen angepaßt
werden kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in jeder Durchfluß
spalte bei konstantem Querschnitt des Einlaufs mindestens eine Wandung relativ zur
gegenüberliegenden bewegbar ist.
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Für den Fachmann ist es überraschend, daß der Einlauf der Durchfluß
spalte mit einer mechanisch bewegten Wandung, die ohne Veränderung des für die Filterung
erforderlichen konstanten Querschnittes allein durch parallele Bewegung in Längs-
und/oder Querrichtung der Stromlinien erfolgt, trotz der Ausfiltrierung der Festteilchen
mit einem Feinstkorn von 100 - 10 ßm - insbesondere 50 - 20 ßm - offengehalten wird,
so daß der Filter auch über längere Betriebszeit nicht verstopft.
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Erstaunlich ist ferner, daß auch schwierige Suspensionen mit einer
Viskosität von 150 bis 25000 mPas - insbesondere von 3000 bis 20000 mPas - ohne
Schwierigkeiten auf Dauer gefiltert werden können.
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In einer besonderen Ausführungsform besteht mindestens eine Wandung
je Durchflußspalt aus einem drehbaren, ringartigem Körper, wobei in jeder Stellung
sich benachbarte Körper mindestens teilweise überdecken.
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Die ringförmigen Körper, deren Querschnitte rechteckig oder in Strömungsrichtung
(radial) konisch abnehmend ausgebildet sein können, haben bei einem Durchfluß von
außen nach innen den Vorteil, daß ein großer umlaufender Einlauf vorhanden ist,
der infolge der dort vorherschenden günstigen geringen Einlauf-Geschwindigkeiten
das Ab-
setzen der Festteilchen in diesem Bereich erleichtert.
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Weiter kann mit ringförmigen Körpern bei rechteckigem Querschnitt
unter Beibehaltung der für die Filtrierung erforderlichen Eingangs-Durchflußspaltbreite
- gemessen zwischen den Körpern - durch Drehen um eine oder mehrere parallele Achsen
bei verschiedener bzw. gleicher Breite der ringförmigen Körper zusätzlich eine Relativbewegung
in Richtung der Achse(n) erzeugt werden, die ein Verstopfen der Durchfluß spalten
durch Festteilchen weitgehend verhindern.
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In einer anderen Ausführungsform sind als Körper flache ringartige
rotationssymetrische Scheiben, die mindestens auf einer Seite gleichen Durchmesser
besitzen und deren Mittelpunkte auf einer Achse liegen, angeordnet.
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Diese aus Blech ausgestanzten beispielsweise im äußeren Durchmesser
gleichen Scheiben in Form eines Kreisringes sind leicht herzustellen. Auch ist der
Antrieb durch Rotation einfach, da alle Scheiben zentrisch um eine Achse angeordnet
sind. Die Umfangsgeschwindigkeit der gedrehten Scheiben liegt dabei zwischen 0,5
- 3,0 m/min., vorzugsweise zwischen 1 - 2 m/min..
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In einer Weiteren Ausführungsform ist jede zweite Scheibe durch Verbindungen
in einem mit Durchbrechungen versehenen Hohlzylinder verankert.
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Der Hohlzylinder, deren Innenraum beispielsweise als Ablauf dienen
kann, gibt dem Filter die gewünschte Steifigkeit wobei die Durchbrechungen mindestens
den 1,2 fachen Querschnitt des Einlaufs besitzen sollten. Da jede zweite Scheibe
mindestens eine Verbindung (beispielsweise in Form einer in einen Nut eingreifenden
Feder)
besitzt, können diese durch Drehen oder Festhalten des Hohlzylinders als bewegte
oder feststehende Wandung eingesetzt werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist jede zweite Scheibe über
Abstandshalter gehalten.
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Durch diese Abstandshalter, die im allgemeinen als Ringe ausgebildet
sind, ist es möglich ein Paket von Scheiben aufzubauen, wodurch jede zweite Scheibe
in exakten Abstand zur übernächsten zu liegen kommt. Der Hohlzylinder kann dabei
als Führung und als Zugstab für die Konterung des Scheibenpaketes dienen.
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In einer noch nicht genannten Ausführungsform sind die anderen Scheiben
durch einzelne Halterungen untere in ander verbunden.
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Um die anderen Scheiben drehen zu können, sind diese auf der Gegenseite
des Hohlzylinders über Halterungen miteinander verbunden, die wiederum über einem
rotierenden Antrieb zu bewegen sind.
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In einer praktischen Ausführungsform sind als Halterungen an einem
antreibbaren Drehkranz befestigte Stangen angeordnet, die in Ösen der anderen Scheiben
eingreifen.
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Der Vorteil dieser einfach aufgebauten Konstruktion besteht darin,
daß mehrere am Umfang des Scheibenpaketes umlaufende Stangen wie Stromstörer den
durch abgesetzte Festteilchen zuwachsenden Durchfluß spalt immer wieder freimachen.
Gleichzeitig können bei senk-
rechter Anordnung der Achse der Vorrichtung
die Stangen so ausgebildet sein, daß sie das anfallende Feinstkorn gleichzeitig
in Richtung Boden fördern, wo es dann abgezogen wird.
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In einer verbesserten Ausführungsform sind mindestens einige der Scheiben
mit einem Ultraschallgerät verbunden.
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Zur Reinigung der Vorrichtung hat sich das Ultraschallgerät besonders
bewährt, da es im Gegensatz zur bekannten Gegenstromstoßreinigung auch ohne Betriebsunterbrechung
zur Reinigung eingesetzt werden kann.
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In einer Ausführungsform sind die Breiten der Durchflußspalte zwischen
den Scheiben bereichsweise abgestuft.
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Durch diese Stufung der Siebbereiche nach Korngröße und getrennte
Abführung ist es möglich, bestimmte Fraktionen zu gewinnen, die dann gezielt beispielsweise
bei Mahltrommeln wieder eingesetzt werden können, wodurch die Wirtschaftlichkeit
der Vorrichtung wesentlich verbessert wird.
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In einer besonderen Durchführung des Verfahrens zum Trennen von Feinstkorn
aus Suspensionen wird mindestens eine Einlauf und Strömung des Durchfluß spaltes
begrenzendende Wandung parallel zu den Stromlinien bewegt.
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Durch die Bewegung der den Durchfluß begrenzenden Wandung wird erreicht,
daß dieser trotz des Auffangens der Festteilchen nicht verstopft, wobei der für
die Filterung ausschlaggebende Querschnitt beim Einlauf in den
Durchfluß
spalt trotz der Relativbewegung der Wandung beibehalten wird, womit eine gleichmäßige
Ausscheidung des Feinstkorns gewährleistet ist.
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Durch die unmittelbar vor dem Einlauf drehenden Stangen wird neben
der Rotation jeder zweiten Scheibe eine Storung der Einlaufstromung erreicht, wodurch
ein Zusetzen der Spalten verhindert wird.
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Beispiel Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher erläutert.
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Fig 1 Schnitt durch Vorrichtung Fig 2 Distanzring Fig 3 (zweite)
Scheibe mit Zähnen Fig 4 (andere) Scheibe mit Öse In Fig 1 ist ein runder Behälter
1 mit Zulauf 2 und Ablauf 3 dargestellt. Im Behälter ist ein Hohlzylinder 4 mit
Durchbrechringen 5 angeordnet, der von einem Paket aus ringförmigen (zweiten) Scheiben
6 mit rechteckigen nach innen vorstehenden Zähnen 7 als Verbindungen zu den senkrechten
Nuten 8 des Hohlzylinders 4 und Pistanzringe 9 als Abstandhalter umgeben ist. Das
Paket wird oben durch ein Widerlager 10 und unten durch eine Kontermutter 11 in
seiner exakten Lage gehalten. Die Distanzringe 9 sind von ringförmigen (anderen)
Scheiben 12 umgeben, die in der Dicke um die Breite der Purchfluß spalten 13 dünner
als die Distanzringe 9 sind und innen durch diese geführt werden. Der Einlauf 14
für die Durchfluß spalte 13 liegt jeweils zwischen der zweiten Scheibe 6 und der
anderen Scheiben 12. Die letzteren
werden über Ösen 15 am Umfang
durch Stangen 16 als Halterungen mit Hilfe eines über Antrieb (nicht dargestellt)
rotierenden Drehkreises 17 gedreht.
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In Fig 2 ist ein Distanzring 9 dargestellt dessen Breite geringer
als die radiale Ausdehnung der Zähne 7 minus Tiefe des Nutes 8 ist.
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In Fig 3 ist eine (zweite) Scheibe 6 dargestellt, die innen mit rechteckigen
Zähnen 7 versehen ist.
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In Fig 4 ist eine (andere) Scheibe 12 gezeichnet, dessen Innendurchmesser
etwas größer als der Außendurchmesser des Distanzringes 9 und dessen Dicke um die
Breite des Durchfluß spaltes 13 kleiner als die Dicke des Distanzringes 9 ist. Der
Außendurchmesser entspricht dem der (zweiten) Scheibe 6. Weiter sind am Umfang Ösen
15 für die Stangen 16 (nicht dargestellt) vorgesehen.
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Die Suspension kommt über Zulauf 2 in den Behälter 1 und fließt unter
Zurücklassung des Feinstkorn in Einlauf 13 der umlaufenden Durchflußspalten 12,
die jeweils von einer zweiten 6 und einer anderen 12 Scheibe gebildet werden, um
dann über die durch Zähne 6 freigehaltenen Raum der anderen Scheibe 12 schließlich
den Hohlzylinder 4 in den Durchbrechungen 5 zu durchqueren. Die gesäuberte Flüssigkeit
fließt über den Ablauf 3 ab. Das vor den Durchflußspalten 13 gesammelte Feinkorn
fällt nach unten, wobei die umlaufenden Stangen 16 durch Störung der Strömung vor
dem Einlauf 14 für den Durchlaß der Flüssigkeit sorgen.