DE871276C - Separatortrommel und Verfahren zum Separieren von Gemischen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Arbeitsweise, hei welcher eine Separatortrommel zur Verwendung gelangt, die mit einem außerhalb das Separierraumes angeordneten Kanalsystem versehen ist. Das Kanalsystem oder ein Tail desselben wird von einer nach innen gerichteten Hilfsflüssigkeit durchströmt, die in das Kanalsystem oder außerhalb desselben eingelassen werden kann;. Gleichzeitig wird das Kanalsysitem von innen nach außen von einer feste Bestandteile enthaltenden Suspension durchströmt, die im Separierraum von der Hauptflüssigkeit abgeschieden worden sind. Im genannten Kanalsystem wird die Hauptflüissigkeit der Suspension teilweise durch Hilfsflüssigkeit ersetzt. Falls die Suspension Bestandteile von verschiedenem spezifischem Gewicht oder auch von gleichem spezifischem Gewicht, aber von wesentlich verschiedener Größe enthält, ist es auch möglich, eine Sortierung der¹ Partikel im Kanalsystem zu erzielen,. Die spezifisch schwereren bzw. die größeren Partikel gleiten trotz des nach innen gerichteten FliüssigkeitS'Stromes nach außen und können durch öffnungen in der Trommelwand abgeleitet werden. Die spezifisch leichteren bzw. die kleineren Partikel gehen mit dem Flüssigkeitsstrom nach innen und können aus der Separatortrommel durch Abläufe entfernt werden, die in der Nähe der Drehachse der Trommel angebracht sind:

Die Erfindung betrifft Verbesserungen der oben beschriebenen Arbeitsweise und zielt darauf ab, daß

die tangentiale Geschwindigkeit des nach innen, strömenden Teils der Hilfsflüssigkeit in dem vorstehend erwähnten Kanalsysteim nur durch Reibungskräfte an den Wänden des Kanalsystems geändert wird. Hierbei verwendet die Erfindung eine Separatortrotnmel mit in der Trommelwand auf großem Abstand von der Umdrehungsiachse angebrachten Öffnungen zur Ableitung der separierteni festen Bestandteile und mit einem oder mehreren ίο zwischen dem Separierraum der Trommel und den Öffnungen angeordneten ringförmigen, zur Zentrifugalkraftrichtung schräg gestellten Kanälen, welche mit einem Kanalsystem zur Einleitung einer Hilfsflüssigkeit in den radial äußeren Teilen der Kanäle in Verbindung stehen. Bei einer solchen Trommel wird ernnduogsgemäß^: grundsätzlich vorgeschlagen, die die Kanäle radial nach innen zu begrenzenden Wände zumindest längs, der größeren Strecke ihres radial inneren Teils als glatte ununterbrochene Rotationsflächen auszubilden.

Hiernach ist es an sich für die mit der Erfindung erzielbare Wirkung nicht erforderlich, in den erwähnten Kanälen Mitnehmer anzuordnen. Andererseits äst aber ihre Mitwirkung nicht ausgeschlossen, und für den Fall ihrer Anordnung schlägt die Erfindung vor, Mitnehmerorgane in den radial äußeren Teilen der erwähnten Kanäle vorzusehen. Zweckmäßig wenden diese Mitnahmerorgane so· ausgebildet, daß· zwischen ihnen und der gegenüiberliegendem inneren glatten Wandfläche ein freier ringförmiger Spalt entsteht.

Um die Hauptflüssigkeit von den Partikeln gründlich wegzuspülen bzw. um letztere aufzuteilen, ist eine gewisse Wirbelbildung des Flüssigkeits-Stromes im Kanalsystem erwünscht. Diese Wirbelbildung soll so stark sein, daß die spezifisch leichteren bzw. die kleineren Partikel sich in dem nach innen gerichteten Flüssigkeitsstrom schwebend halten können, doch darf sie andererseits· nicht so intensiv sein, daß die schwereren bzw. größeren Partikeln daran gehindert werden, sich nach außen gegen die Öffnungen der Trommelwamd zu bewegen. Ein solcher" Wirbelstrom kann in der Weise- geschaffen werden, daß die Menge der nach innen strömenden Hilfsflüssigkeit den Ausmaßen des Kanalsystems in geeigneter Weise angepaßt wird. Im allgemeinen werden hierfür große Mengen nach innen fließender Hilfsflüssigkeit benötigt, welche den Kraf tverbrauch erhöhen und den Separierraum belasten. Letzterer Umstand ist darauf zurückzuführen, daß· im Separierraum Haupt- und Hilfsflüssigkeit gemischt wird. Eine. Erhöhung der Hi'lfsflüssigkeitsmenge erhöht die Strömungsgeschwindigkeit durch den Separierraum und versöhiechtert dadurch das- Separierungsergebnis.

Nach der Erfindung tritt die gewünschte Wirbelbildung bei Verwendung kleiner Mengen nach innen strömender Hilfsflüssigkeit ein.

Zwecks Wirbelbildung muß die Geschwindigkeit des FlüsisigkeitS'Stromes im Verhältnis· zum Leitungssystem einen Grenzwert überschreiten, welcher u.a. von der Viskosität der Flüssigkeit abhängt. Bei der vorerwähnten Arbeitsweise ist die Geschwindigkeit des nach innen gerichteten Flüissigkeitsstromes höher gewesen als jener Grenzwert. Gemäß der Erfindung wird die für die turbulente Strömung erforderliche Stromgeschwindigkeit dadurch erreicht, daß die Hilfsflüssigkeit in das Kanalsystem mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit geleitet wird bzw. in ihm eine Geschwindigkeit erhält, die von derjenigen der Trommel wesentlich abweicht. Eine hohe Geschwindigkeit im Verhältnis zum rotierenden Kanalsystem kann dadurch erzielt werden, daß eine niedrige, nach innen gerichtete Geschwindigkeit mit einem großen tangential» Geschwindigkeitsunterscbied kombiniert wird.

Abb. ι zeigt ein Ausiführungsbeispiel der Sepa-•ratartrornmel nach der Erfindung. Die Hauptflüssigkeit tritt durch ein Kanalsystem 1 in den Separierraum ein, der zweckmäßig durch Einsatzteller 2 in dünne Separierschichten aufgeteilt wird. Wenn die mit der Hilfsflüssigkeit gemischte Hauptflüssigkeit zwischen diesen Teilen strömt, werden die in der Hauptflüssigkeit enthaltenen Partikeln mehf oder weniger vollständig ausgeschieden. Sie gleiten längs den unteren Flächen der Einsatzteller nach außen und werden in Räumen 3« und 3⁶ außerhalb der Einsatzt&ller zusammengepreßt. Aus diesen werden sie in ringförmige Kanäle 4° und· 4^b geleitet, die von radial inneren Wänden 19 und¹ radial äußeren Wänden 20 gebildet werden- Die Hilfsflüssigkeit gelangt in die Kanäle durch Löcher 5, welche durch einen ringförmigen Raum 11 mit einem Kanal 9 in Verbindung stehen.

Wenn die Hilfsflüssigkeit durch die Löcher 5 ausströmt, hat sie die gleiche Umdrehungsgeschwindigkeit wie die. Trommel. Im Kanal wird sie in einen nach außen und einen nach innen strömenden Teil aufgeteilt. Bei der einen Ausführungsform der Erfindung wird vorausgesetzt, daß der nach innen gerichtete Flüssigkeitsstrom nicht durch Flügel od. dgl. beeinflußt wird, welche die Wirkung von Mitnehmerorganen haben können. Wenn ein Flüssigkeitselement sich nach innen bewegt, bekommt es im Verhältnis zur Trommel eine Tangentialgeschwindigkeit, da es· ausschließlich durch Kräfte beeinflußt wird, deren Entstehung ebenfalls auf einen Geschwindi'gkeitsunterscbied zwischen Flüssigkeit und Kanalsystem zurückzuführen ist. Die Geschwindigkeit eines Elementes·, das sich im no Kanal 4" in der Nähe der unteren Grenzfläche bewegt, ändert sich durch die zwischen Element und Fläche auftretende Reibungskraft. Diese verhält sich wiederum proportional zu der Geschwindigkeit des Flüssigkeitselementes im Verhältnis zur Fläche. Dies bewirkt, daß das nach innen strömende Flüssigkeitselement, dessen Abstand von der Umdrehungsachse nach und nach abnimmt, an jedem Punkt seiner Bahn eine Umdrehungsgeschwindigkeit besitzt, die größer als diejenige seines augenblickliehen Berührungspunktes mit der Grenzfläche ist Wenn dieserGeschwindigkeitsiinterschied genügend groß ist, tritt eine Wirbelbildung ein. Die hiermit gegebene Beschreibung stellt den Strömungsverlauf stark vereinfacht dar. Er wird indessen u. a. dadurch kompliziert, daß eine konzentrierte Suspen-

sion von festen,.Partikeln sich längs der äußeren Grenzfläche des· Kanals: nach außen bewegt; da diese Suspension sich von innen nach außen bewegt, wird sie im Kanal, wenn sie nur durch die Reibung an der Grenzfläche mitgerissen wird, bereits bei einem unbedeutenden Abstand von der Fläche langsamer umlaufen.

Die Erfindung bezieht sich auch auf Abwandlungen obiger Arbeitsweise und auf Konstruktionen, welche diesen angepaßt sind. Im nachstehenden werden diese im Zusammenhang mit einem Stärkeherstellungsverfahren beschrieben, in dem Stärke von Gluten getrennt wird. Da» letztere Produkt hat flockenartige Beschaffenheit und ein geringeres spezifisches Gewicht als die Stärke.

Stärke und Gluten, welche zwischen den. Emsatztellern 2 (Abb. 1) aus der Hauptflüssigkeit ausgeschieden worden sind, treten als konzentrierte Suspension in die Kanäle 4⁰ und 4⁶ ein. Gemäß obiger Beschreibung begegnet diese Suspension einem nach innen gerichteten Wirbeilstrom. Bei geeigneter Wirbelbildung erfolgt eine Ausscheidung der Stärke, welche in einer Schicht angereichert wird, die längsi der äußeren Grenzfläche des Kanals nach außen gleitet und durch öffnungen 7 entfernt wird. Der größte Teil der Glutenpartikeln hält sich im Wirbelstrom schwebend und wird von diesem gegen die Trommelmitte geführt. Ein Teil des Glutens· passiert die Einsatzteller und wird von . der Separatortrommel abgeleitet, ein. anderer Teil wird ausgeschieden, tritt wiederum in die Kanäle 4° und 4* ein und wird der Trommelmitte zugeführt.

Falls eine starke Wirbelbildung erwünscht ist,

soll die Hilfsflüssigkeit in den ringförmigen, Raum 6 eingelassen werden. An den inneren Mündungen der Kanäle 4? und 4* hat sie dann im Verhältnis zur Separatortrommel eine größere Tangentialgeschwindigkeit, als wenn sie zwischen dem Einund. Ablauf der Kanäle 4" und 4^δ eingelassen worden wäre. Die Wirbelbildung kann gleichfalls erhöht werden, wenn die Löcher eine Richtung in der Umdrehung der Trommel erhalten,, da die Hilfsflüssigkeit unmittelbar nach dem Eintritt in dem Kanal eine größere Umdrehungsgeschwindigkeit hat als die Trommel. Es kann jedoch keine. Regel aufgestellt werden., die unter allen Umständen, angibt, wie die Hilfsflüssigkeit in die Kanäle 4" und 4* hineingaleitet werden soll. Es müssen hierbei die Separierungseigenschaften der voneinander zu trennendem Bestandteile berücksichtigt werden. In gewissen Fällen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Hilfsflüssigkeit in den Kanal durch eine große Anzahl Löcher einzulassen, welche in Form mehrerer konzentrischer Systeme angeordnet sind.. Bei dieser Art der Zuführung kann der Ring gegen die Trommelwand auch mittels Leisten oder Anschlagstücken 8 abgestützt werden, ohne das die Wirkung des Kanals 4" bzw. 4* verschlechtert wird. Es ist zu beachten, daß die Leisten 8 außerhalb der äußersten Löcherreihe des Kanals 4" bzw. 4^b anzubringen sind, da im Kanal außerhalb dieser Löcherreihe kein nach, innen gerichteter Flüssigkeitsstrom auftritt.

Es ist wichtig, daß die Suspension bereits an den Einlaufen zu den Kanälen 4" und 4^b gleichförmig längs dem Umkreis verteilt wird. Falls in, den Räumen 3 außerhalb der Einsatzteller Flügel vorhanden sind,, wird die Verteilung ungleichförmig. Stärke und Gluten würden sich, nämlich auf der Vorderseite der Flügel, in, der Umdrehungsrichtung gesehen, konzentrieren.

Abb. ι zeigt, wie die Hilfsflüssigkeit durch den Raum außerhalb der Einsatzteller geleitet werden kann, ohne daß durch Mitnehmerorgane eine ungleichmäßige Zufuhr von Suspension längs dem Umkreis der Kanäle 4" und 4^b verursacht wird. Die Kanäle 9 verbinden den Raum n mit dem Zufubrsystem der Hilfsflüssigkeit; sie sind, in einem scheibenförmigen Organ 10 angeordnet, das keine Teile hat, die in den Raum außerhalb der Einsatzteller hinausragen,, und das den äußeren Teil der Separatortrommel in zwei Teile teilt, die nur durch den ringförmigen Raum 6 miteinander in Verbindung stehen. In diesem sammeln, sich die schweren Bestandteile, welche die Kanäle 4" und 4* passiert haben, Innerhalb der Einsatzteller durch das Organ 10 gehende:, in- der Zeichnung nicht dargestellte Löcher leiten die Flüssigkeit, welche die Einsatzteller. im unteren Teil der Separator trommel passiert hat, in den oberen. Trommelteil, der mit einem Flüssigkeitsablauf versehen ist.

Im Organ 10 können auch die Kanäle 1 für die Zufuhr der Hauptflüssigkeit vorgesehen werden. Auch an dem äußeren Grenzflächen der Kanäle 4 kann man Leisten anbringen, um der an diesen Flächen gleitenden! Schicht die Umdrehungsgeschwindigkeit des Kanals zu geben. Dabei ist es wichtig, daß- diese Leisten, nicht zu hoch sind, damit sich anschließend an die innere Grenzfläche des Kanals· eine Schicht bilden kann, in welche die Hilfsflüssigkeit strömen kann, ohne von den Leisten mitgenommen zu werden.

Abb. 2 zeigt den äußeren Teil einer Trommel nach Abb. 1. Hier besteht das in Abb. 1 mit 10 bezeichnete scheibenförmige Organ aus zwei Teilen 12° und I2^&. Ein Gummiring 13, der diese Teile gegeneinander abdichtet, wird von einem Ring 14 getragen, der in den ringförmigen Raum 11 eingeschlossen ist. Diesem wird die Hilfsflüssigkeit von den Kanälen 9, die in einem zentralen Einlauforgan 15 angeordnet sind, durch einen ringförmigen Raum 16 zugeführt. Es ist vorteilhaft, diesen mit auf den Teilen I2^a und i2^& befestigten Mitnehmerleisten 17 zu. versehen, die sich bis in den. Raum 11 erstrecken können. Damit die Hilfsflüssigkeit nicht. aus dem Raum 16 nach innen fließt, sind Gummidichtungen 18 vorgesehen, welche die Teile 12" und 12P gegen das zentrale Einlauf organ 15 abdichten:, das auch Kanäle für die Hauptflüssigkeit enthält.

Claims (1)

120 Patentansprüche.·

i. Separatortrommel mit in der Trommel wand auf großem Abstand von der Umdrehunigsachse angebrachten öffnungen zur Ableitung der separierten, festen Bestandteile .und mit einem oder mehreren zwischen dem Separierraum der

Trommel und den Öffnungen angeordneten, ringförmigen, zur Zenitrifugalkmftrichtung schräg gestellten Kanälen, welch© mit einem Kanal-System zur Einleitung einer Hilfsflüssigkeit in den radial äußeren Teilen, der Kanäle in Verbindung stehen, dadurch, gekennzeichnet, daß die die Kanäle (4) radial mach innen zu begrenzenden Wände X19) zumindest längs der größeren Strecke ihres radial inneren Teils als glatte Rotationsflächen ausgebildet sind.

. 2. Separator trommel nach Anspruch 1, - gekennzeichnet durch in den radial äußeren Teilen (20) der Kanäle (4) angebrachte Mitnehmerorgane (81).

3. Separator trommel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch an den radial äußeren Wänden (20) der Kanäle (4) angebrachte Mitnehmerorgane, die so ausgebildet sind, daß zwischen ihnen und der gegenüberliegenden inneren glatten Wandfläche (19) ein freier ringförmiger Spalt entsteht.

4. Separatortrommel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalsystem für die Hilfsflüssigkeit in die Kanäle (4) mündet.

5. Separatortrommel mit mehreren Kanälen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalsystem für die Hilfsflüssigkeit in einen zwischen den Kanälen (4) und dta Trommelwandöffnungen (7) befindlichen Raum (6) mündet.

6. Separatortrommel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein scheibenförmiges Organ (10), welches Leitungen (9) für die Zufuhr von Hilfsflüssigkeit enthält und den Separierraum in zwei Teile teilt.

7. Separatortrommel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das scheibenförmige Organ (10) Kanäle (1) enthält, durch weiche die zu separierende Flüssigkeit in den Separierraum geleitet wird.

S. Separatortrommel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (9) in einen ringförmigen Raum (11) des scheibenförmigen Organs münden·, dessen Wände zusammen mit der Separatortrommel die ringförmigen Kanäle (4) bilden.

9. Separatortrommel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen oder mehrere zwischen dem Separierraum und den ringförmigen Kanälen (4) befindliche ringförmige Räume (3).

10. Separatortrommel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die ringförmigen Räume (3) ganze, glatte Wände haben.

11. Separatortrommel nach Anspruch 6 und 9 mit zwei ringförmigen Räumen, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Räume (3) durch das scheibenförmige Organ (10) voneinander getrennt sind.

ia. Separatortrommel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das scheibenförmige Organ (10) aus scheibenförmigen Elementen (i2^a, i2^&und 15) und aus dazwischen angebrachten Dichtungen (13·, r8) besteht.

13. Verfahren zum Separieren mittels einer Separatortrommel nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 zur Trennung von Bestandteilen verschiedenen spezifischen Gewichtes oder des« gleichen spezifischen Gewichtes, aber verschiedener Größe, oder zur Trennung fester Bestandteile von daran haftender Mutterlauge mittels einer Hilfsflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsflüssigkeit in der Zeiteinheit in einer solchen Menge eingelassen wird, daß sie sich radial vor den öffnungen (7) in der Trommel wand in zwei Ströme teilt, von welchen der eine zusammen mit festen Bestandteilen durch die Öffnungen abgeht und der andere radial nach innen durch den oder die ringförmigen Kanäle (4) strömt und den längs der radial äußeren Wand oder Wände (20) des> Kanals oder der Kanäle (4) durch die Zentrifugalkraft nach auißen gleitenden festen Bestandteile begegnet!, wobei die Hilfsflüssigkeit in dem Kanal oder den Kanälen (4), nach dem Gesetz des geringsten Widerstandes, durch Anordnungen gezwuingen wird, zwischen der nach außen gleitenden Schicht von festen Partikeln und den radial inneren'glatten ununterbrochenen Wänden (19) des Kanals bzw. der Kanäle (4) eine turbulente Strömung auszuführen und mit einer nur wenig herabgesetzten Winkelgeschwindigkeit, welche nur durch die Flüssigkeits- bzw. Wandüngsreibung vermindert ist, die nach außen gleitende Partikelschicht durch Turbulenz beeinflußt und die gewünschten festen Partikeln von den anderen Bestandteilen trennt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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