DE804430C - Verfahren und Vorrichtung zum Klassieren von Gemischen von Partikeln - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 23. APRIL 1951

KLASSEIa GRUPPE 13

p 37988 VIb j ι a D

ist als Erfinder genannt worden

Heerlen (Holland)

Zur Klassierung von Gemischen von Partikeln, wenn man von den trocknen und von den diskontinuierlichen Verfahren absieht, kommen prinzipiell drei verschiedene Methoden in Betracht.

An erster Stelle kann man die sog. hydraulische Klassierungsweise in Anwendung bringen, wobei man sich des Unterschieds in der Fallgeschwindigkeit der einzelnen Partikel in einem flüssigen Medium, in dem ein Aufwärtsstrom erzeugt wird, bedient. Die feinen bzw. leichten Teile werden von dem Aufwärtsstrom mitgeführt, während die groben bzw. schweren Partikel entgegengesetzt der Stromrichtung sinken.

Eine Schwierigkeit, die sich bei dieser häutig in konischen Gefäßen durchgeführten Methode einstellt, besteht darin, daß jedesmal, an verschiedenen Stellen, ein Fallstrom und mithin eine örtliche Umkehrung der Stromrichtung entsteht, wodurch feine Partikel in der Richtung zu den gröberen Teilen mitgeschleppt werden.

Außerdem verwendet man zu dem fraglichen Zweck besonders konstruierte Zentrifugen, denen das zu klassierende Gemisch in Form einer Suspension zugeführt wird. Die benötigten Apparate sind jedoch sehr kostspielig, enthalten viele sich bewegende Teile, erfordern somit zur Instandhaltung viel Pflege, weisen einen schnellen Verschleiß auf und verbrauchen viel Energie.

Diese Nachteile werden vermieden, wenn man einem im radialen Sinn symmetrischen Raum, in welchem zugleich eine radial zentral gerichtete Flüssigkeitsströmung eintritt, wie dies z. B. in den bekannten konischen Zyklonen der Fall ist. das zu klassierende Gemisch in Form einer Suspension tangential zu·

führt. Statt Zyklone des bekannten Typs kann man auch Zyklone des zylindrischen Typs verwenden.

Es hat sich gezeigt, daß es nicht erforderlich ist, sich der typischen Zyklonwirkung, bei der zwei sich in axialem Sinn entgegengesetzt fortbewegende koaxiale Wirbel auftreten, zu bedienen. Auch mittels einer rotierenden Flüssigkeitsmasse ohne axial entgegengesetzte Wirbel kann man, vorausgesetzt, daß zugleich eine zentripetale Komponente der Flüssigkeitsströmung vorhanden ist, mit gutem Erfolg klassieren.

Bei der vorstehend behandelten dritten Methode werden somit die feinen bzw. leichten Teile des zu trennenden Gemisches von der zentripetalen Flüssigkeitsströmung vom Rande der rotierenden Flüssigkeitsmasse her, der Fliehkraft entgegengesetzt, dem Zentrum zu, mitgeführt, während die groben bzw. schweren Teile die Peripherie nicht verlassen können. Bei Zyklonen werden diese feinen bzw. leichten Teile axial und nahe an der Zufuhrfläche abgelassen. Beim Rotationsklassieren erfolgt dies an der entgegengesetzten Seite.

Außer durch die bereits genannten Vorteile unterscheidet sich diese dritte Methode noch von der Zentrifugenmethode dadurch, daß die Fliehkraft ansteigt, anstatt dem Zentrum zu abzunehmen.

Die vorliegende Erfindung stellt nun einen weiteren Ausbau dieser dritten Methode dar und bezweckt die Erzielung von verbesserten Ergebnissen.

Sie beruht auf der Erkenntnis, daß man, wenn man die zu trennenden Teile veranlaßt, das beschriebene Feld der Kräfte in umgekehrter Richtung zu durchlaufen, eine Trennung dieser Teile erzielt, die sich durch hohe Trennschärfe auszeichnet.

Man erreicht dies dadurch, daß man das zu trennende Gemisch in der Nähe der Rotationsachse zuführt. Die feinen bzw. leichten Teile werden dann von dem zentripetalen Flüssigkeitsstrom im Zentrum gehalten, während die groben bzw. schweren Teile sich, da sie von der Fliehkraft beeinflußt worden sind, entgegengesetzt dem Strom bewegen.

Ein weiterer bedeutender Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß man nun nicht mehr genötigt ist, das zu trennende Gemisch zusammen mit der Flüssigkeit als Suspension zuzuführen, sondern daß man das Gemisch auch in Form eines trockenen Stoffes oder als breiähnliche Substanz zuführen kann.

Das Verfahren gemäß der Erfindung bezieht sich somit auf die Klassierung von Gemischen von Partikeln und ist dadurch gekennzeichnet, daß man in einem in radialem Sinn symmetrischen Raum eine Flüssigkeitsmasse dadurch in schnelle Rotation versetzt, daß man diesem Raum tangential Flüssigkeit zuführt, während zugleich eine der Mitte zustrebende Strömung erzeugt wird, wobei wenigstens ein Teil der Flüssigkeit in der Nähe der Achse abgeführt und das zu klassierende Gemisch in die Flüssigkeitsmasse hineingebracht wird.

Dies kann in verschiedener Weise erfolgen. In erster Linie kann man sich der Zyklonwirkung bedienen, was bedeutet, daß man einer Flüssigkeitsmasse, die dadurch schnell rotiert, daß ihr tangen tial Flüssigkeit zugeführt wird, in einer solchen Weise Flüssigkeit entzieht, daß zwei axial entgegengesetzt gerichtete Wirbel entstehen. Da die Flüssigkeit ebenfalls von der Außenseite her in der Richtung zur Achse strömt, wo der Rotationsraum sehr viel kleiner ist, steigt in Richtung zur Achse die Rotationsgeschwindigkeit und mithin die Zentrifugalkraft stark an. Diese ist im Zentrum derart hoch, daß dort ein flüssigkeitsleerer Raum entsteht. Beim konischen Zyklon befindet sich somit die Spitze des Kegels an der oberen Seite. Bei diesem Zyklon führt man nun das zu scheidende Gemisch mittels eines durch die Basisöffnung gehenden Rohrs bis in das Innere des Zyklons. Weil hier ein flüssigkeitsleerer Raum vorhanden ist, soll man dem Zyklon, damit verhindert wird, daß das Gemisch aus der gegenüber befindlichen öffnung erneut herausgelangt, in bezug auf die Senkrechte eine Neigung geben, beispielsweise denselben waagerecht aufstellen. Dies beeinträchtigt die Wirkung des Zyklons nicht, weil bei diesem Verfahren die Schwerkraft keine Rolle spielt.

Verwendet man aber einen zylindrischen Zyklon, so braucht man nicht derart zu verfahren. Die Spitzenöffnung eines solchen Zyklons liegt nicht axial, sondern befindet sich an der Peripherie. Es besteht also keine Gefahr, daß das axial zugeführte Gemisch aus der Vorrichtung herunterfällt. Auch, falls man die Vorrichtung senkrecht stellt, kann man das Gemisch mittels eines durch die Basisöffnung reichenden Rohrs hindurch bis in das Innere oder weiter zur Spitzenseite des Zyklons hineinführen. Man kann nun das Rohr besser als Fallrohr verwenden. Stellt man den Apparat schräg, wie beim konischen Zyklon beschrieben, so verwendet man häufig eine geeignete Transportvorrichtung. Zu diesem Zweck kann z. B. eine Transportschnecke dienen.

Es wäre möglich, einen Zyklon senkrecht aufzustellen, wenn im Inneren des Zyklons ein Verteiler angebracht wäre, der z. B. ein Herausschleudern des herunterfallenden Gemisches in waagerechter Riehtung bewirken würde. Einer der großen Vorteile des Zyklons, nämlich seine einfache Konstruktion sowie das Fehlen sich bewegender Teile, ginge aber damit verloren.

Bei Anwendung des zylindrischen Zyklons kann man auch in anderer Weise verfahren. Es kann nämlich der an der Spitzenseite befindliche freie axiale Teil zur Hindurchführung des zu trennenden Gemisches, das man demselben auf dem Wege über eine axiale Spitzenöffnung in trockener oder breiähnlicher Form zuführen kann, eingerichtet werden. Vorzugsweise jedoch versieht man den Zyklon mit einer Rotationskammer, die mit der Zyklonkammer auf dem Wege über die axiale Spitzenöffnung des letzteren in Verbindung steht, und führt der Rotationskammer das zu trennende Gemisch als konzentrierte Suspension tangential zu, so daß in demselben das besagte Gemisch in eine Rotation, entsprechend der Rotation der im Zyklon befindlichen Flüssigkeitsmasse, versetzt wird. Die aus der Rotationskammer austretende rotierende, konzen-

trierte Suspension vermischt sich dann mit der in entsprechender Weise im Zyklon rotierenden Flüssigkeitsmasse. Auf diese Weise werden die Zyklonwirbel weniger gestört, und es genügt ein niedrigerer Zufuhrdruck zum Zyklon.

Außer mit Hilfe der Zyklonwirkung kann man die Erfindung auch bei der Rotationsklassierung verwirklichen, wobei der rings um den Kern rotierende Teil die gleiche Richtung wie der an der ίο Peripherie entlang rotierende Teil hat. Man erzielt dies, wenn der erste Teil aus dem Raum an der zu der Zufuhrstelle entgegengesetzten Seite abgeführt wird. Die zum Zentrum gedrängte Flüssigkeit soll mithin nicht, wie beim Zyklon, sich in axialem Sinn in Richtung zur Zufuhr bewegen, sondern sie bewegt sich davon entfernend ebenso wie die periphere Flüssigkeit. Übrigens ist die Wirkung von Vorrichtungen dieser Art die gleiche. Was bei Zyklonen bezüglich der Anwendung der Erfindung aufgeführt wurde, hat mit den entsprechenden Änderungen auch hier Gültigkeit.

Bei diesen Vorrichtungen kann man sehr einfach eine Scheidung in mehr als zwei Komponenten erzielen. Läßt man nämlich den in radialem Sinn symmetrischen Raum von dem einen zum anderen Ende im Durchmesser abnehmen, so kann man der in Abnahme begriffenen Peripherie immer weniger grobe Fraktionen entziehen und zuletzt die feinste Fraktion axial abführen.

Zugleich können diese Vorrichtungen symmetrisch verdoppelt ausgeführt werden, weil zufuhrseitig keine Abfuhröffnung wie bei den Zyklonen vorhanden ist. Die gemeinschaftliche Basisseite wird dann hinfällig, und man hat es dann nur mit einer tangentialen Zufuhr zu tun, die sich an der Peripherie zwischen beiden axialen Enden befindet, während die zugeführte Flüssigkeit sich in zwei in axialem Sinn entgegengesetzt gerichtete Wirbel über die beiden Hälften der Vorrichtung verteilt.

Auch bei Zyklonen kann man eine Aufteilung in mehr als zwei Fraktionen erzielen. Zu diesem Zweck sind jedoch zwei Zyklonräume nötig. Die Abfuhr-Öffnung des ersten Zyklons für die groben bzw. schweren Teile muß dem zweiten Zyklonraum diese Teile dann axial zuführen. In diesem Raum werden diese zugleich konzentrierten Fraktionen abermals in zwei Teile aufgeteilt. Zu diesem Zweck kann man den ersten Zyklon an der Spitze mit einer rohrförmigen Abfuhröffnung versehen und dieses Rohr durch die Basis- oder auch durch die Spitzenöffnung des zweiten Zyklons einführen.

Als ersten Zyklon benutzt man dann vorzugsweise einen konischen Zyklon, weil aus demselben eine rotierende Fraktion zentral erhalten werden kann. Ist der zweite Zyklon ein zylindrischer Zyklon, dann nimmt man die Zufuhr auf dem Weg über eine axiale Öffnung in der Spitzenseite, die dann zugleich die Spitzenabfuhröffnung des ersteren Zyklons sein kann, vor.

Die Zufuhr des Gemisches zum ersten Zyklon kann, statt in erfindungsgemäßer Weise, auch auf bekannte Weise derart stattfinden, daß man das Gemisch mit der Rotationsflüssigkeit als Suspension tangential zuführt. Im ersten Zyklon muß man sich dann jedoch mit einer geringeren Trennschärfe begnügen.

Statt mit Zyklonen kann man die beschriebenen Kombinationen auch mit einfachen Rotationsvorrichtungen durchführen. Jedoch hat dies wenig Zweck, weil man hier über ein einfacheres Mittel zur lirzielung einer Scheidung in mehr als zwei Fraktionen verfügt.

Es ist auch möglich, die Trennschärfe eines konischen Zyklons, gleichgültig, ob dieser mit einer Zufuhr versehen ist oder nicht, noch zu verbessern. Man läßt zu diesem Zweck die Spitzenöffnung axial in einen Rotationsraum ausmünden, in dem die Teile in erfindungsgemäßer Weise dem Kräftesystem unterworfen werden, wobei auf jeden Fall die zentrale Rotation im zweiten Raum axial von gleicher Richtung wie die zentrale Rotation im konischen Zyklon ist. Nur für die gröbste Fraktion ist in diesem zweiten Raum eine getrennte Abfuhröffnung vorhanden. Die feinsten bzw. leichtesten Bestandteile werden wieder zum Kernteil gedrängt und aus jenem durch die gemeinschaftliche Öffnung in den Zyklon zurückgeführt.

Bezüglich der Trennung von Gemischen von Partikeln verschiedenen spezifischen Gewichts und verschiedener Korngröße mit Hilfe einer Scheidungssuspension ist bereits vorgeschlagen worden, die Zufuhrkonzentration an Beschwerungsmittel in entsprechender Weise niedrig zu gestalten. Hieraus ist aber nicht die oben beschriebene Steigerung der Trennschärfe beim Klassieren zu entnehmen.

Verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sollen an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.

In Fig. ι ist ein Zyklon vom üblichen Typ in Einzelheiten dargestellt. Er besteht aus einem zylindrischen Teil 1, an dem ein konischer Teil 2 und eine mit einer zentralen Öffnung 4 versehene Verschlußplatte 3 befestigt sind. Eine Büchse 5 dient als Scheidewand zwischen dem äußeren bzw. inneren Wirbel in der Nähe dieser Öffnung. Der konische Teil besitzt eine axiale Öffnung 6 für die gröbere Fraktion. Eine tangentiale Zuleitung 7 ermöglicht das Hineinpressen von Flüssigkeit. Die Öffnung 4 gewährt Zutritt zur Kappe 8, in der eine tangentiale Austrittsöffnung 9 für die feinere Fraktion angebracht ist. Ein Trichter 10 ermöglicht, das zu scheidende Produkt bei 11 in das Innere des Zyklons hineinzubringen.

In den Fig. 2 und 3 sind in der Form abweichende Einrichtungen dargestellt. Der Zyklon gemäß Fig. 2 besteht aus einem zylindrischen Gefäß 12, dessen Deckel 13 als Spitzenseite und dessen Wand 14 als Basisseite zu betrachten sind, weil die tangentiale Zuleitung 15 in der Nähe dieser Seite angebracht ist. Durch dieselbe wird unter Druck Wasser in den Zyklon hineingebracht, und das Wasser verläßt den Zyklon teils durch die nahe der Spitzenseite befindliche tangentiale Abfuhröffnung 16, die einen Teil der Flüssigkeit aus dem äußeren Wirbel abführt, und teils auf dem Wege über die in

der Basisseite befindliche axiale öffnung 17, durch die aus dem inneren Wirbel ein Teil der Flüssigkeit in die Kappe 18 hineingeführt wird. Aus letzterer wird diese Fraktion durch die tangentiale Leitung 19 abgeführt. Das zu klassierende Produkt wird in trockener oder breiähnlicher Form durch einen Trichter 20 in den Zyklon bis nahe an den Boden (hier die Spitzenseite) hineingebracht und dort von der Flüssigkeit mitgeführt und in eine feinere und gröbere Fraktion aufgeteilt.

Diese Vorrichtung weist in bezug auf die vorhergenannte den Vorteil auf, daß sie einfacher ausgeführt werden kann, und zugleich, daß sie nicht schräg zu stehen braucht, um das trockene Produkt zuführen zu können.

Arbeitet man mit einer breiähnlichen Masse, so kann man die beiden Vorrichtungen auch mit der Achse waagerecht aufstellen und den Brei unter Druck hineinpressen. Auch ist es möglich, auf diese Weise trockene Substanz zuzuführen, falls man eine Transportschnecke im Trichterrohr montiert.

Naturgemäß wird die Substanz am unteren Teil

des Trichters eine Hemmungswirkung auf die Rotation der Flüssigkeit ausüben. Man kann dies

^a5 dadurch vermeiden, daß man das zu trennende Gemisch rotierend zuführt. Letzteres kann man bei Verwendung einer Vorrichtung, wie in Fig. 3 dargestellt, bewerkstelligen. Diese Vorrichtung unterscheidet sich von der vorgenannten darin, daß die Kappe 23 nicht an der Basisseite 14, sondern an der dieser gegenüber befindlichen Spitzenseite 13 angebracht ist und mittels einer öffnung 22 Eintritt zum Zyklonraum gewährt. An der Kappe ist eine tangentiale Zuleitung 21 angebracht. Die Wirkung ist die folgende: Dem Zyklon wird, wie in dem vorausgehenden Beispiel, durch die Leitung 15 Wasser zugeführt, das teils auf dem Wege über das Abflußrohr 16 und teils bei 17 den Zyklon verläßt.
Eine hochkonzentrierte Suspension des zu scheidenden Gemisches wird auf dem Wege über das Zuleitungsrohr 21 in die Kappe hineingepreßt, wird dort in Rotation versetzt, und während des Rotierens tritt sie durch die öffnung 22 in den Zyklon, und zwar axial, hinein und gelangt in den inneren Wirbel. Die feineren Partikel bleiben hierin zurück und werden auf dem Wege über die Basisöffnung 17 hinausbefördert. Die gröberen Partikel werden ausgeschleudert und verlassen den Zyklon durch den tangentialen Austritt 16.

Selbstverständlich kann man statt der zylindrischen Rotationskammer auch eine konische Kammer zwecks Zufuhr des Gemisches verwenden. Die Kappe 23 in Fig. 3 wird dann von einer konischen Kammer, deren Spitze der öffnung 22 zugewendet ist, ersetzt.

Die Vorrichtungen gemäß den Fig. 2 und 3 können in jeder gewünschten Stellung betrieben werden.

In den Fig. 4 und 5 sind entsprechende Vorrichtungen dargestellt, in denen die Scheidung in einfachen Wirbelräumen erfolgt. In diesen tritt daher nicht eine Zyklonwirkung auf, die durch zwei axial entgegengesetzte Wirbel gekennzeichnet wäre. Man erzielt dies dadurch, daß die Stellung der Zuleitungen 15 bzw. der Abflußleitungen 16 entsprechend den Fig. 2 und 3 ausgewechselt werden. Die Wirkung ist die folgende.

Gemäß Fig. 4 wird Wasser durch das Rohr 24 tangential in die Kammer hineingepreßt und in Rotation versetzt. Mittels des Trichters 20 wird das zu klassierende Material in trockener Form oder, als dicker Brei zugeführt und von der rotierenden Flüssigkeitsmasse mitgenommen. Die groben Teile treten auf dem Wege über Leitung 25, die feineren Teile durch die zentrale Öffnung hinaus und gelangen in die Kammer 18, von wo aus sie durch die tangentiale Leitung 19 abgeführt werden. Die Partikel werden durch die Fliehkraft entgegengesetzt dem radialen Flüssigkeitsstrom weiterbefördert.

Gemäß Fig. 5 wird die zu trennende Masse dadurch zentral zugeführt, daß -der Kammer 23 eine konzentrierte Suspension durch die Leitung 21 hindurch tangential zugeleitet wird. Wie im vorher besprochenen Beispiel wird eine rotierende Flüssigkeitsmasse dadurch erzielt, daß auf dem Wege über die Zuleitung 24 Wasser in die Klassierkammer hineingepreßt wird. Die Rotation in den beiden Kammern soll selbstverständlich gleichgerichtet sein. Die Suspension in der Kammer 23 ist zu sehr konzentriert, als daß eine Klassierung stattfinden könnte. Die Rotationsgeschwindigkeit in der Rotationskammer kann auch eine beträchtlich geringere als jene in der Klassierkammer sein. Die Suspension tritt durch die öffnung 22 hindurch in die Klassierkammer ein. Die gröberen bzw. feineren Partikel treten durch die Leitung 25 bzw. die öffnung 17 aus.

Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform kann symmetrisch verdoppelt werden, wobei die gemeinschaftliche Wand in Wegfall kommt.

In Fig. 6 ist eine Rotationsklassiervorrichtung zur Scheidung in drei Fraktionen schematisch dargestellt. Sie besteht aus einem zylindrischen Kammerabschnitt 26, in welchen eine tangentiale Zuleitung 27 ausmündet, und einem konischen Kammerabschnitt 28 nebst tangentialen Abflußleitungen 29 und 30. Die Zufuhr erfolgt in entsprechender Weise, wie bereits beschrieben. Die Flüssigkeitsbewegung ist im Grunde genommen der in der Vorrichtung gemäß Fig. 4 stattfindenden Bewegung identisch, in dem Sinne, daß der Rotationsraum stets enger wird.

Auf diese Weise wird von der Eigenschaft, die einer derart rotierenden Masse innewohnt, Gebrauch gemacht, daß die Rotationsgeschwindigkeit und somit die Fliehkraft in der Richtung zur Achse fortwährend wachsen.

Durch Entzug von Teilen dieser Masse in verschiedenen Abständen der Achse der sich verengenden Flüssigkeitsmasse wird diese Masse gleichsam in einer Anzahl von Schichten, die jede für sich ihren eigenen Abfluß haben, aufgeteilt. Die Kernschicht wird axial abgeführt. Die in die Säule hineingebrachten Partikel verteilen sich je nach dem Grade ihrer Fallgeschwindigkeit über die Schichten und werden entsprechend geschieden.

Man kann den Durchmesser der Kammer auch

absatzweise an den Stellen, an denen die Flüssigkeit tangential entzogen wird, kleiner bemessen.

Auch kann man das Gemisch in Form einer in Rotation befindlichen konzentrierten Suspension durch eine zentrale öffnung der Rasisplatte zuführen. Zu diesem Zweck sieht man an der anderen Seite der Basisplatte einen zusätzlichen Rotationsraum vor, dem man die Suspension tangential unter Druck zuführt.

to Selbstverständlich kann man auch an mehr als zwei Stellen tangentiale Abflußleitungen anbringen und demgemäß die Zahl der erhaltenen Fraktionen auf vier oder mehr steigern.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 6 kann man, indem man die Basisplatte fortläßt, in symmetrisch verdoppelter Form ausführen.

In den Fig. 7 bzw. 8 sind zwei Einrichtungen zur Trennung von Gemischen in drei Fraktionen durch Zyklonwirkung dargestellt.

In Fig. 7 sind zwei Zyklone des üblichen Typs einander entgegengesetzt geschaltet, in Fig. 8 hat der zweite Zyklonraum eine abweichende Form. Die Wirkung ist wie folgt. Eine Suspension des zu trennenden Gemisches wird unter Druck tangential in den Zyklonraum 31 auf dem Wege über die Leitung 32 eingeführt. In diesem Raum entstehen zwei Wirbel, und zwar ein auf die Spitzenöffnung 33 gerichteter äußerer sowie ein innerer, der auf die Basisöffnung 34 gerichtet ist. Die gröberen Teile werden vom ersteren Wirbel durch die Spitzenöffnung 33 in den Zyklonraum 35 und die feineren Teile von dem inneren Wirbel auf dem Wege über die Basisöffnung 34 in die Zyklonkappe 36 eingeführt, die sie durch die Leitung 37 tangential verlassen. Mittels der Leitung 38 wird dem Zyklonraum 35 frische Flüssigkeit tangential zugeführt. Es entstehen darin ebenfalls zwei Wirbel, und zwar ein auf die ringförmige Spitzenöffnung 39 gerichteter äußerer, gemäß der Ausführungsform nach Fig. 7, und ein innerer Wirbel, der auf die Basisöffnung 40 gerichtet ist.

Wenn der zweite Zyklon nicht konisch, sondern zylindrisch ausgeführt wird, wie in Fig. 8, ist die Verschlußplatte 41 als Spitze zu betrachten und wird von der öffnung, die zur Leitung 42 Zutritt gewährt, gebildet, in welche die Flüssigkeit tangential eintreten kann. Dies bietet den Vorteil, daß eine Verstopfung nicht so leicht eintreten kann.

Der aus der öffnung 33 heraustretende Teil der Suspension gelangt in den unteren Teil des inneren Wirbels und wird von ihm in der Richtung zur Basisöffnung 40 mitgeführt.

Die gröberen Teile dieser Fraktion, d. h. die Teile mittlerer Größe, werden in Richtung zur Wand geschleudert und von dem äußeren Wirbel durch die Öffnung 39 gemäß Fig. 7 in die Trommel 43 eingeführt und treten auf dem Wege über die Leitung 44 tangential aus.

Die feinsten Teile des Gemisches verlassen den zweiten Zyklonraum durch die Spitzenöffnung 40 hindurch und werden aus der Zyklonkappe 45 durch die Leitung 46 tangential abgeführt. Auf diese Weise ist somit das zugeführte Gemisch in eine feine, eine mittlere und eine grobe Fraktion aufgeteilt worden.

Alan kann die Zyklone 31, wie in Fig. 1 dargestellt, ausführen und sich somit bereits in den ersten Zyklonen der Vorteile der Erfindung bedienen. Die Vorrichtung weist dann naturgemäß zweckmäßig entweder eine in bezug auf die Senkrechte geneigte Stellung oder aber eine Vorrichtung zur Verteilung des zu scheidenden Gemisches auf.

In den Fig. 9 und 10 sind zwei Vorrichtungen zur Verbesserung der Trennschärfe konischer Zyklone dargestellt. Fig. 11 stellt einen waagerechten Schnitt entsprechend der Linie A-A durch die Vorrichtung gemäß der Fig. 10 dar.

Tn Fig. 9 besteht diese Vorrichtung aus einem Zyklon mit Unterzyklon, in Fig. 10 dagegen ist der zusätzliche Raum nicht ein Zyklon, sondern eine einfache Rotationskammer.

Eine Suspension des zu scheidenden Gemisches tritt auf dem Wege über das Rohr 46 tangential in den von einem zylindrischen Wandteil 48 gebildeten Zyklonraum 47 ein. Dieser Raum ist mittels einer Basisplatte 49 verschlossen, in der sich eine axiale Öffnung 50 und ein in die axiale öffnung 52 auslaufender konischer Wandteil 51 befinden. Die gröberen Partikel treten durch die Öffnung 52 in den Raum 53 ein.

In Fig. 9 wird dieser Raum von einem zylindrischen Wandteil 54 und einem konischen Wandteil 56 mit einer axialen Spitzenöffnung 57 gebildet. Bei 58 wird tangential Flüssigkeit zugeführt, und es wird hierdurch eine Rotation erzeugt, die sich an der Peripherie nach unten bis in die öffnung 57 und von dort zentral nach oben bis in die öffnung 52 fortsetzt.

Die auf dem Wege über Rohr 58 eintretende Flüssigkeit bewegt sich unter Rotieren nach unten und gibt währenddessen an den zentralen, sich in Aufwärtsrichtung bewegenden Wirbel immer Flüssigkeit ab. Die aus der öffnung 52 in den Zyklon 53 eintretenden Partikel unterliegen nun der Fliehkraft der Wirbel und zugleich der entgegengesetzt wirkenden Reibung der radial gerichteten Flüssigkeitsströmung. Die gröberen Partikel bewegen sich, da sie von der Fliehkraft beeinflußt werden, entgegengesetzt der radialen Strömung und gelangen in den äußeren Wirbel, um dort nach unten befördert zu werden. Die feineren Partikel hingegen können den zentralen, sich in Aufwärtsrichtung bewegenden Wirbel nicht verlassen und werden von diesem wieder in den Zyklon 47 hineingeführt. Die groben Partikel verlassen den Zyklon 53 auf dem Wege über die öffnung 57 und die feinen Partikel den Zyklon 47 auf dem Wege über die öffnung 50 und werden in der Kappe 59 aufgefangen und auf dem Wege über den tangentialen Abfluß 60 abgelassen.

In den Fig. 10 und 11 sind die entsprechenden Teile mit gleichen Ziffern bezeichnet. Die grobe Fraktion, die in den Raum 53, der von der zylindrischen Wand 54 und den Deckeln 55 und 61 gebildet wird, eintritt, gerät in den Einfluß der tangential auf dem Wege über die Leitung 58 zu-

geführten und ebenfalls tangential durch dieLeitung 62 abgeführte rotierende Flüssigkeitsmasse. Da die erstgenannte öffnung die größte ist, muß ein Teil der Flüssigkeit den Raum 53 durch die öffnung 52 verlassen. Es entsteht hierdurch eine radial gerichtete Strömung, die den gleichen Effekt hat wie die in der Vorrichtung gemäß Fig. 9.

Die Vorrichtung gemäß Fig. 10 ist von einer sehr einfachen Konstruktion. Der untere Raum kann von einem niedrigen Hohlzylinder, an dem tangential ein Zufuhrrohr, dessen Durchmesser etwa gleich der Achsenlänge des Hohlzylinders ist, und ein engerer Austritt angeschlossen sind.

Der Raum 53 gemäß der Fig. 10 stellt keinen Zyklonraum dar, weil das für die Zyklonwirkung charakteristische Merkmal, nämlich die zwei konzentrischen, in axialem Sinn entgegengesetzten Wirbel hier fehlt.

Im vorstehenden ist stets von Wasser alsKlassier-

ao medium die Rede gewesen. Man kann sich aber auch anderer Flüssigkeiten bedienen, wobei, abhängig vom spezifischen Gewicht, eine andere Scheidungskorngröße erzielt werden kann.

Eine andere Scheidungskorngröße kann man auch durch Regulierung der Abflußöffnungen und/oder des Zufuhrdrucks in gleicher Weise, wie dies beim Zyklon vorgeschlagen wurde, erreichen. Verengt man z. B. bei der Ausführung der Fig. 4 und 5 das Abfuhrrohr 25, so muß durch das axiale Abfuhrrohr 17 abgelassen werden.

Der Rotationsgeschwindigkeitsgradient und zugleich die Fliehkraft steigern sich nach der Mitte zu. Infolgedessen sinkt die Scheidungskorngröße. Das gleiche erzielt man dadurch, daß man die öffnung 17 enger gestaltet. Erhöht man den Zufuhrdruck, so wird sich ebenfalls der Druck am Austritt bei 25 und dementsprechend die Fliehkraft in der ganzen Kammer steigern und die Scheidungskorngröße sich verringern.

Vorzugsweise wird die Regulierung mittels einer regelbaren elastischen, in oder hinter den öffnungen befindlichen Irisblende (in den Fig. 4 und 5 in der Leitung 25 bzw. hinter der öffnung 17, in den übrigen Figuren an den entsprechenden Stellen) bewirkt. Hierzu kann ein hohler, pneumatisch zu betätigender Gummiring oder aber auch eine durchlöcherte Gummischeibe, deren Innendurchmesser durch Zusammendrücken variabel ist, dienen.

Claims (25)

PATENTANSPRÜCHE: 50

1. Verfahren zum Klassieren von Gemischen von Partikeln, dadurch gekennzeichnet, daß man in einem im radialen Sinn symmetrischen Raum eine Flüssigkeitsmasse in schnelle Rotation versetzt, indem man diesem Raum tangential Flüssigkeit zuführt, wobei man gleichzeitig eine der Mitte zustrebende Strömung dadurch erzeugt, daß zumindest ein Teil der Flüssigkeit nahe an der Achse abgeführt wird und daß man das zu klassierende Gemisch in der Nähe der Achse des Raumes in die Flüssigkeitsmasse einbringt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einem Zyklon nahe an der Basisseite tangential Flüssigkeit zuführt und das zu trennende Gemisch axial einführt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem man sich eines konischen Zyklons mit axialen Spitzen- und Basisöffnungen bedient, dadurch gekennzeichnet, daß man das zu trennende Gemisch durch ein vorzugsweise durch die Basisöffnung hindurchgehendes Rohr bis in das Innere des Zyklons einführt und die Zyklonachse in einer von der Senkrechten abweichenden Stellung anordnet.

4. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man sich eines in der Hauptsache zylindrischen Zyklons bedient, dem man die Flüssigkeit durch eine in der Basisseite befindliche Abfuhröffnung und durch eine oder mehrere in oder nahe an der gegenüber befindlichen Seite (der Spitzenseite), nahe an der Peripherie der letzteren befindlichen Abfuhröffnungen entzieht und dem man das zu trennende Gemisch auf dem Weg über ein durch die Basisöffnung bis in das Innere oder weiter nach der Spitzenseite des Zyklons hindurchgehendes Rohr oder aber auf dem Wege über eine axiale öffnung in der Spitzenseite zuführt.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch ge-· kennzeichnet, daß man einem im radialen Sinn symmetrischen Raum tangential Flüssigkeit zuführt und an der Peripherie, und zwar vorzugsweise tangential nebst axial an dem bzw. den im axialen Sinn von der Flüssigkeitszufuhr abgelegenen Ende bzw. Enden Teile dieser Flüssigkeit abführt.

6. Verfahren zur Klassierung von Gemischen von Partikeln in mehr als zwei Fraktionen gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das zu klassierende Gemisch in eine Flüssigkeitsmasse einbringt, diese in einem im radialen Sinn symmetrischen Raum, dessen Durchmesser von dem einen bis zu dem anderen Ende der Achse abnimmt, in schnelle Rotation versetzt, indem man ihr tangential Flüssigkeit zuführt, während Teile dieser Flüssigkeit in verschiedenen Abständen von der Achse an der Peripherie dieses Raumes und vorzugsweise tangential abgeführt werden.

7. Verfahren gemäß den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß man das zu klassierende Gemisch auf dem Weg über ein durch die axiale Abfuhröffnung bis in das Innere des Raumes oder weiter hindurchreichendes Rohr oder aber durch eine axiale öffnung in der gegenüber befindlichen Seite zuführt.

8. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch in trockenem oder breiähnlichem Zustand, z. B. mittels einer geeigneten Transportvorrichtung, zuführt.

9. Verfahren gemäß den Ansprüchen 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß man dem zu klassierenden Gemisch in Form einer konzentrierten Suspension eine rotierende Bewegung

von gleichem Sinn als demjenigen der Flüssigkeitsmasse verleiht und axial zu derselben auf dem Wege über eine öffnung in der der axialen Abfuhröffnung gegenüber befindlichen Seite zuführt.

10. Verfahren zur Klassierung von Gemischen von Partikeln, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch entweder gemäß Anspruch 2 oder aber auf bekannte Weise mittels eines Zyklons klassiert und die dem Zyklon an seiner Spitzenöffnung entzogene Fraktion gemäß einem der Ansprüche ι bis 9 behandelt.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzenöffnung eines konischen Zyklons zugleich die axiale öffnung in der Spitze eines zweiten zylindrischen Zyklons bildet, an dessen Basisseite Flüssigkeit zugeführt wird, und zwar in der gleichen tangentialen Richtung wie zum ersten Zyklonraum.

12. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzenöffnung eines konischen Zyklons unmittelbar zu einer axialen öffnung führt oder aber die axiale öffnung eines in radialem Sinn symmetrischen Raumes darstellt, dem tangential, in übereinstimmendem Sinn wie beim Zyklon, nahe an der dieser axialen öffnung gegenüber befindlichen Seite Flüssigkeit zugeführt wird, während ein Teil der diesem Raum zugeführten Flüssigkeit an der Peripherie, vorzugsweise tangential, abgeführt wird.

13. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzenöffnung eines konischen Zyklons unmittelbar zu einem zweiten Zyklon führt oder aber die Basisöffnung eines zweiten Zyklons ist, dem tangential, in übereinstimmendem Sinn wie beim ersten Zyklon, Flüssigkeit zugeführt wird.

14. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die Scheidungskorngrößen durch Regelung des Durchmessers einer oder mehrerer Abfuhröffnungen und/oder der Zufuhrdrucke beeinflußt.

15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, bestehend aus einem konischen Zyklon, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr axial durch die Basisöffnung hindurch bis insTnnere des Zyklons reicht.

16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen r, 2 oder 4, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Zyklon, der nahe an einer Seite (Basisseite) mit einer oder mehreren tangentialen Zufuhrleitungen versehen ist, während in der Basis axial eine Abfuhröffnung und in oder nahe an der gegenüber befindlichen Seite (Spitzenseite), und zwar in der Nähe der Peripherie der letzteren, ebenfalls eine oder mehrere Abfuhröffnungen sowie ein axial durch die Basisöffnung hindurch bis in das Innere des Zyklons oder weiter reichendes Rohr angebracht sind.

17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1, 2 und 4, gekennzeichnet durch einen Zyklon, der nahe an einer Seite (Basisseite) mit einer oder mehreren tangentialen Zufuhrleitungen versehen ist, während in der Basis axial eine Abfuhröffnung und in oder nahe an der gegenüber befindlichen Seite (Spitzenseite), und zwar in der Nähe der Peripherie der letzteren, ebenfalls eine oder mehrere Abfuhröffnungen angebracht sind sowie eine Rotationskammer mit einer tangentialen Zufuhr in gleichem Sinn wie die Zufuhr des Zyklons, wobei sich die Kammer an der Spitzenseite des Zyklons befindet und mittels einer axialen öffnung mit dem erwähnten Zyklon in Verbindung steht.

18. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 und 5, die aus einer im radialen Sinn symmetrischen Kammer besteht, die mit einer tangentialen Zufuhrleitung und einer axialen Abfuhröffnung nahe an dem bzw. den von der besagten Leitung in axialem Sinn abgelegenen Ende bzw. Enden der Kammer sowie mit einer oder mehreren öffnungen, zum Zweck des bevorzugt tangential erfolgenden Austretens von Flüssigkeit, vorzugsweise in jenem bzw. jenen Teilen der Peripherie der Kammer, die von der Zufuhrleitung in axialem Sinn entfernt liegen, versehen ist.

19. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine in der Hauptsache zylindrische Kammer.

20. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1, 5 und 6, bestehend aus einer im radialen Sinn symmetrischen Kammer, deren Durchmesser in Achsenrichtung nach einer Seite oder nach beiden Seiten abnimmt und nahe an dem geräumigsten Teil mit einer tangentialen Zuleitung versehen ist und bei der an der Peripherie in verschiedenen Abständen von der Achse Abfuhröffnungen zum Zweck des bevorzugt tangential erfolgenden Austretens von Flüssigkeit angebracht sind, während das bzw. die engsten Enden mit einer axialen Abfuhröffnung versehen sind.

21. Vorrichtung gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer in der Achsenrichtung absatzweise eingeengt ist, wobei die n₀ tangentialen Abfuhrleitungen in jedem Wandteil gerade vor der Einengungsstelle angebracht sind.

22. Vorrichtung gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer in der Achsenrichtung allmählich verengt ausgebildet ist.

23. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 18 bis 22, gekennzeichnet durch ein axial angebrachtes, durch die eine Abfuhröffnung in die Kammer hineinreichendes und bis nahe an die gegenüber befindliche Kammerwand bzw. das Zentrum der Kammer heranreichendes Zufuhrrohr für das zu klassierende Produkt.

24. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 18

bis 22, gekennzeichnet durch eine axiale Öffnung in der der axialen Abfuhröffnung gegenüber be-

findlichen Wand der Kammer, die Zutritt zu einer zweiten Kammer gewährt, wobei an der Wand eine tangentiale Zufuhrleitung für das zu klassierende Produkt angebracht ist.

25. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 15, 16 oder 23, gekennzeichnet durch eine im Rohr eingebaute geeignete Transportvorrichtung.

26. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 11, bestehend aus einem konischen sowie aus einem zylindrischen Zyklon, die axiale öffnungen in der Basis und in der Spitze aufweisen, wobei die Spitzenöffnungen zusammentreffen, während der zylindrische Zyklon an der Spitzenseite mit einer vorzugsweise tangentialen öffnung versehen ist und an den beiden Zyklonen, nahe an den Basen derselben, in gleichem Sinne Zufuhrleitungen angebracht sind.

27. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 10, gekennzeichnet durch zwei konisch ausgeführte Zyklone, von denen die Spitzenöffnung des zweiten Zyklons jene des ersten Zyklons konzentrisch umgibt, so daß eine ringförmige öffnung entsteht.

28. Vorrichtung zur Durchführung des Ver- »5 fahrens gemäß Anspruch 12, bestehend aus einem konischen Zyklon, dessen Spitzenöffnung mit der axialen öffnung eines im radialen Sinn symmetrischen Raumes zusammentrifft, der an der Seite, die sich der Seite, in die der Zyklon ausmündet, gegenüber befindet, mit einem tangentialen Zufuhrrohr sowie mit einem tangentialen Austritt geringeren Durchmessers versehen ist.

29. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 13, bestehend aus zwei Zyklonen, von denen zumindest der erstere ein konischer ist, dessen Spitzenöffnung mit der Basisöffnung des zweiten Zyklons zusammenfällt.

30. Vorrichtung gemäß den Ansprüchen 15 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß in einer oder mehreren Abfuhröffnungen einstellbare Irisblenden angebracht sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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