DK172024B1 - Separator til adskillelse af små tobaksstykker fra en tobak/gasblanding - Google Patents

Description

DK 172024 B1

Den foreliggende opfindelse angår en separator til adskillelse af små tobaksstykker af en tobak/gas-blanding og af den i indledningen til krav 1 angivne art.

5 Ved tobaksbearbejdelse, men især ved behandling af ekspanderet tobak, må, som det fx fremgår af den ældre patentansøgning P 37 10 677.5-23, de små tobaksstykker adskilles fra den foreliggende tobak/gasblanding. Navnlig ved ekspansion af tobak anvendes under tiden og-10 så damp, således at betegnelsen "gas" i det følgende ligeledes omfatter dampformige medier.

Grundprincipperne ved separation af småstykker ved hjælp af inertikræfter fremgår fx af Ullmanns "Enzy-klopadie der Technischen Chemie", 4. oplag, bind 2, Ver-15 fahrenstechnik I. Sådanne "separatorer" anvendes i forvejen inden for tobaksindustrien. Således beskrives i det tyske offentliggørelsesskrift 36 19 816 en indretning til ekspansion af tobak, som ved siden af en cy-klonstøvseparator omfatter en separator med sold. Sol-20 det muliggør gennemløb af damp/luftblandingen til et udløbsrør, så det atter kan tilføres i kredsløbet, mens de små tobaksstykker føres nedefter til en luftsluse.

I det europæiske offentliggørelsesskrift nr.

29 588 beskrives en fremgangsmåde til opvarmning af to-25 bak, som imprægneres med et ekspansionsmiddel, hvorved det ekspanderede tobaks indhold af gas ved hjælp af en tangentiel separator skilles fra de små tobaksstykker.

En separator af den angivne art til adskillelse af støvpartikler fra en gas fremgår af det tyske patent-30 skrift nr. 639 871. Derved er der på indløbet tilsluttet en ringkanal, fra hvis underside flere, i kreds anbragte kanaler i skrueformige vindinger i samme drejningsretning som rågas-tilledningen fører nedefter og i et nedenfor ringkanalen liggende kammer i vedvarende overgang 35 udmunder i kammervæggen; krumningsradius for disse kanaler er mindre end kappens halve diameter.

DK 172024 B1 2

Det drejer sig ligeledes om en udførelsesform af en centrifugalseparator, hvorved blandingsstrømmene skal transporteres med relativ stor hastighed, for på grund af bevægelsesændringen i gennemløb af de krumme kanaler 5 at fremkalde den ønskede adskillelse.

En ulempe herved er det relativt store apparatforbrug til den nødvendige høje transporthastighed såvel i indløbet som i hvirvelrummet og endelig i kappen; desuden er det for en upåklagelig funktion af separatoren 10 ubetinget nødvendigt, at alle med støv/gasblanding i berøring kommende rum, navnlig de skrueformige krummme kanaler, bliver holdt omhyggeligt rene, da aflejringer på væggene,især skorpedannende småstykker, straks fører til en nedsættelse af adskillelsens virkningsgrad. Endelig 15 må den nedre ende af kappen fx afsluttes ved hjælp af en cellehjulssluse for at sikre den nødvendige høje transporthastighed. Der findes imidlertid mange tilfælde af anvendelser, hvor der må eller skal arbejdes med åbent udløb.

20 Det er således formålet med den foreliggende op findelse at tilvejebringe en separator af den angivne art, hvorved ovennævnte ulemper ikke optræder.

Navnlig foreslås en separator, som på konstruktiv enkel måde med relativ ringe transporthastighed mulig-25 gør en upåklagelig adskillelse af gas/tobakssmåstykker.

Dette opnås ved en separator, som i henhold til opfindelsen er ejendommelig ved det i den kendetegnende del af krav 1 angivne.

Hensigtsmæssige udførelsesformer fremgår af det i 30 den kendetegnende del af underkravene angivne.

De med opfindelsen opnåede fordele beror på den specielle udformning af centrifugalseparatoren, hvis hvirvelrum er udformet som en enkel for oven lukket og for neden åben cylinder eller en for oven åben konus, som 35 befinder sig i en bredere, i det følgende betegnet "kappe", beholder, således at den for neden ud af hvirvelrummet trædende gasfase udtrækkes for oven over det samlede, virksomme strøm DK 172024 B1 3 ningstværsnit i kappen, mens de små tobaksstykker falder ud af hvirvelrummet frit nedefter ud af kappen.

Kappens vandrette strømningstværsnit må vælges så stort, at den lodrette strømningshastighed af gasfa-5 sen til stadighed er mindre end de til adskillelse værende tobakssmåstykkers faldhastighed. Det vil sige, at det samlede system skal konstrueres under hensyntagen til den højest forventelige gasstrøm på den ene side og den lavest forventelige faldhastighed af tobaksstykker-10 ne på den anden side.

For at sikre opfyldelse af disse betingelser skal størrelsesforholdet mellem hvirvelrummets flade og indløbets flade være mellem 5 og 30; samtidig skal størrelsesforholdet mellem kappens flade og indløbets flade være større 15 end 50, navnlig større end 100.

I denne separators indløb forekommer sædvanligvis for den pneumatiske transport af tobak/gasblandingen nødvendige hastigheder på ca. 20 m/s, mens gasudgangshastighederne i den øvre ende af kappen er på ca. 0,1-20 0,2 m/s.

Den nødvendige pneumatiske transport af blandingen slutter praktisk talt på hvirvelrummets væg, da tobaksstykkerne der på grund af tyngdekraften falder frit nedefter, mens gassen ved hjælp af en over hvirvelrummet 25 værende udsugeindretning udtrækkes fra kappen for oven.

Drives separatoren således, at der ved det nedre udløb af kappen hersker omtrent samme tryk som i omgivelserne, så kan kappen være åben for neden, dvs. at separatoren kan drives uden et forstyrrelsesmodtageligt, 30 navnlig et forureningsmodtageligt udtagningsorgan.

Svingende produkt ionsydelser af gas- og/eller tobaksfasen har i modsætning til de hidtidige separatorer, dvs. cykloner eller tangential-separatorer, ikke nævneværdig indflydelse på adskillelsesgraden, da der ved den 35 her beskrevne, åbne separator ved en ændring af produktionsydelsen blot udsuges mere eller mindre falsk luftr således at den lodrette strømningshastighed af gasfasen DK 172024 B1 4 tilnærmelsesvis forbliver konstant.

Dermed bliver en adskillelse af tobaksstykkerne fra tobak/gasblandingen ligeledes mulig uden indsættelse af en cellehjulssluse, hvilket skyldes den nævnte føl-5 somhed af separatoren overfor falsk luft. Da gasfasen, i modsætning til cykloner eller andre traditionelle tangent iel-separatorer, kan udsuges i kappens største tværsnit, opnås en udjævnning af strømningen og dermed en relativ høj følsomhed for adskillelsesgraden af drifts-10 parametrene.

Hersker der dog i det samlede system et indre overtryk eller undertryk,må kappen for neden lukkes ved hjælp af et udtagningsorgan, sædvanligvis en cellehjulssluse eller en udtagningssnegl.

15 Ved en aflukket separator forbedres adskillelses graden med aftagende gasfase, da i dette tilfælde forskellen mellem den lodrette strømningshastighed af gasfasen og faldhastigheden af tobaksstykkerne bliver større .

20 Selv når tobak/gasblandinger, der forårsager be tydelig forurening, skal behandles, forringes adskillelsesgraden kun uvæsentligt, sådan at der ikke stilles store krav til den tilsvarende tobaksforarbejdning.

Også de uundgåelige skorpedannelser på inderfla-25 derne af indløb, hvirvelrum og kappe påvirker kun adskillelsens virkningsgrad uvæsentligt, sådan at de hidtil sædvanligvis meget omhyggelige rengøringer kun må foretages med større tidsinterval.

Endvidere kan der nu også adskilles flere tobak/ 30 gasblandinger i en separator på enkel måde, ved at de forskellige til adskillelse værende tofasede strømninger sluttes sammen.

På grund af de ringe i separatoren optrædende strømningshastigheder opstår der kun et ringe tryktab, 35 sådan at fremgangsmåden for så vidt også udføres på forenklet måde med formindsket energiforbrug.

For at opnå en jævn strømningshastighed over kap- DK 172024 B1 5 petværsnittet, som det er nødvendigt for homogen adskillelse af tobaksstykkerne, kan der i det øvre område af kappen anbringes en strømningsmodstand, som i reglen består af en hulplade med jævnt over hulpladefladen for-5 delte huller.

For at forhindre medtransport af tobaksstykker i udsugningsledningen for gas kan der neden under strømningsmodstanden være anbragt en si eller et filter; som alternativ hertil er det ligeledes muligt at udforme 10 selve strømningsmodstanden som en si eller et filter.

For at forenkle rengøring af separatoren kan kappen og/eller hvirvelrummet være forsynet med en ved hjælp af en dør lukkelig åbning, som muliggør adgang til det indre af kappen eller hvirvelrummet.

15 Indeholder gasfasen damp eller andre, kondense rende andele, kan i henhold til en foretrukken udførelsesform kappens væg være forsynet med opvarmning for at forhindre dugdannelse og deraf følgende forurening af væggene.

20 Endelig er det endda muligt at indrette flere hvirvelrum ved siden af hinanden i en kappe og derved sammeslutte flere til adskillelse værende tobak/gasblan-dinger, hvorved der til enhver tid frembringes én gas- og en tobaksstrøm.

25 Opfindelsen belyses nærmere i det følgende ved hjælp af udførelseseksempler med henvisning til vedlagte, skematiske tegninger, hvor fig. 1 viser et lodret snit gennem en første udførelsesform af separatoren, 30 fig. 2 viser et vandret snit gennem separatoren ifølge fig. 1, fig. 3 viser et lodret snit gennem en anden udførelsesform af separatoren, fig. 4 viser et lodret snit gennem en yderligere 35 udførelsesform af separatoren, fig. 5a viser et lodret snit eller en plantegning af en modifikation af hvirvelrummet, DK 172024 B1 6 fig. 5b viser et lodret snit eller en plantegning af en yderligere modifikation af hvirvelrummet, fig. 5c viser et lodret snit eller en plantegning af endnu en modifikation af hvirvelrummet, 5 fig. 6 viser et lodret snit gennem en separator med to med hinanden parallele hvirvelrum, fig. 7 viser et vandret snit gennem separatoren ifølge fig. 6 og fig. 8 viser et lodret snit gennem en udførelses-10 form af separatoren med dimensionsangivelser.

Den på fig. 1 og 2 med referencen 10 betegnede og viste separator har en lodret anbragt forneden åben kappe 12, som har et regelmæssigt tværsnit; som det fremgår af fig. 2 har dette tværsnit almindeligvis vin-15 kelret, navnlig kvadratisk form eller cirkelform, som det antydes med den stiplede linie. Døren 24 tjener til at lette inspektion og rengøring af separatoren 10.

På den øvre ende af separatorens 10 kappe er der anbragt en udgangstragt 14 med en udløbsåbning 16, som 20 har et mindre tværsnit end kappen 12. På udløbsåbningen 16 er der tilsluttet en ventilator (ikke vist).

I kappen 12 befinder der sig en lodret anbragt for neden åben, rundt hvirvelrum 20, som via en transportledning 22, sædvanligvis et transportrør, tilføres 25 den til adskillelse værende tofasede blanding, altså blandingen af tobak og gas. Transportretningen er angivet ved den store pil, mens strømningen af de to faser i blandingen af tobak og gas i ledningen 22 er antydet ved hjælp af to forskellige slags pile.

30 Transportledningen 22 udmunder tangentielt i hvirvelrummet 20, som har et cirkulært tværsnit og i reglen er udformet som en vertikalt anbragt, for oven lukket og for neden åben cylinder.

Den gennem ledningen 22 tilførte blanding af to-35 bak og gas lægger sig tangentielt ved indervæggen af hvirvelrummet 20 og tilføres i en spiralformet bane langs indervæggen af hvirvelrummet 20 ved samtidig op- DK 172024 B1 7 bremsning den nedre åbning af hvirvelrummet 20.

Ved udgangen for neden fra hvirvelrummet 20 falder de små tobaksstykker nedefter, som det er antydet med pile, mens den lettere fase, dvs. gas ved hjælp af 5 ventilatoren suges opefter og føres ud gennem udløbsåbningen 16 på kappen 12.

For at opnå en jævn strømningshastighed over kappens 12 tværsnit er der i det øvre område af kappen, altså noget under tragten 14, men dog over hvirvelrummet 10 20, anbragt en strømningsmodstand 18, som består af en hulplade med jævnt over fladen fordelte huller.

Tilføres blandingen af tobak og gas separatoren 10 med tilstrækkeligt tryk, kan kappen 12 være åben for neden, som det fremgår af fig. 1, dvs. at separatoren 10 15 i dette tilfælde kan drives uden et forstyrrelsesmodtageligt, navnlig forureningsmodtageligt udtagningsorgan til de adskilte tobaksstykker.

Hersker der imidlertid i separatoren eller i det samlede system et indvendigt overtryk eller undertryk må 20 kappen 12 for neden være lukket med et udtagningsorgan.

Ved udførelsesformen ifølge fig. 3 har dette udtagningsorgan form af en cellehjulssluse 28, som befinder sig i udløbsåbningen i det tragtformige, nedre område 26 af kappen 12.

25 Desuden adskiller udførelsesformen ifølge fig. 3 sig fra udførelsesformen ifølge fig. 1 og 2 ved at være forsynet med en si 30; denne si 30 er anbragt i kappen 12 mellem hvirvelrummet 20 og strømningsmodstanden 18 og forhindrer medrivning af tobaksstykker til den i ud-30 løbet 16 tilsluttede udsugningsledning.

Det vandrette strømningstværsnit af kappen 12 skal være så stort, at den lodrette strømningshastighed af gasfasen til stadighed er mindre end faldhastigheden af de til adskillelse værende tobaksstykker, dvs. at se-35 paratoren skal konstrueres under hensyntagen til den højest forventelige gasstrøm på den ene side og den lavest forventelige faldhastighed af tobaksstykkerne på DK 172024 B1 8 den anden side.

Fig. 4 viser en udførelsesform af separatoren 10, som kan anvendes, når gasfasen består af damp eller indeholder kondenserende andele. I dette tilfælde skal 5 kappens 12 vægge være forsynet med opvarmning for at forhindre en dugdannelse og den deraf følgende forurening af væggene. Opvarmningen i væggen af kappen 12 er antydet ved hjælp af en siksaklinie.

Ved den øvre ende af kappen 12 udtages den af 10 damp bestående eller kondenserende andele indeholdende gasfase ifølge fremstillingen på fig. 4 til venstre og føres til en udløbsstuts 32, som i forhold til vandret er afbøjet noget nedefter i udløbsretningen, sådan at det der opstående kondensat samler sig på bunden af ud-15 løbsstutsen 32, og kan føres væk gennem en ledning 34.

Ved enden af ledningen 34 følger adskillelse af faserne i nedad udstrømmende kondensat til den ene side og gas til anden side.

I øvrigt har denne udførelsesform den allerede 20 beskrevne opbygning, sådan at den ikke behøver beskrives endnu engang.

Fig. 5a-c viser forskellige udførelsesformer af hvirvelrummet. Ved udførelsesformen ifølge fig. 5a er det cylindriske hvirvelrum 20 forsynet med et lukket, 25 spidst tag 38, således at der ikke kan aflejres tobaksdele eller forureninger på hvirvelrummet.

Fig. 5b og 5c viser udførelsesformer af hvirvelrummet 20, som er åbne for oven. Ved en passende tilpasning af dimensioner, tryk og strømningshastigheder kan 30 det sikres, at gasfasen og tobaksstykkerne også i dette tilfælde kan udtages for neden af hvirvelrummet 20. Aflejringer på hvirvelrummet kan ved hjælp af denne modifikation i udpræget grad undgås.

Fig. 5b viser en udførelsesform, hvor der på det 35 cylindriske hvirvelrum 20 for oven er tilsluttet en tragtformig sektion 40, som ved sin øvre ende er forsynet med en rensningsåbning, således at det indre af DK 172024 B1 9 hvirvelrummet 20 bliver frit tilgængeligt især til rengøringsformål.

Fig. 5c viser en udførelsesform af hvirvelrummet, som i sin fulde højde har på en indadskrånende måde for-5 løbende sidevægge 42 og ligeledes er forsynet ved sin øvre ende med en rensningsåbning 44. Herved opnås en glat indervæg af hvirvelrummet 42 således af aflejringer af tobakspartikler eller forureninger i vidt omfang udelukkes .

10 Figurerne 6 og 7 viser en udførelsesform af se paratoren, som adskiller sig fra de hidtil omtalte udførelsesformer ved, at der i kappen 12 er anbragt to hvirvelrum 20 lodret ved siden af hinanden. Hvert hvirvelrum 20 er forsynet med en dertil hørende transport-15 ledning 22 for tilførsel af blandingen af tobak og gas.

På denne måde kan der oparbejdes to særskilte blandingsstrømme samtidig, hvorved der produceres en gasstrøm og en tobaksstrøm.

På grund af størrelsen af det bortførende trans-20 portsystem kan det være hensigtmæssigt at indsnævre kappen 12 forneden, som det er vist på fig. 6.

Endelig viser fig. 8 en udførelseform af separatoren 10 svarende til fig. 1 og 2, dog med et hvirvelrum 20 svarende til fig. 5b.

25 På denne figur er dimensionerne eller driftsbe tingelserne medtaget, som de vil kunne realiseres i et produktionsanlæg.

Derved forarbejdes 1500 kg tobak pr. time med en gas- eller dampmassestrøm på 500 kg pr. time. Indløbs-30 hastigheden af blandingen af tobak og gas ligger i den for pneumatisk transport nødvendige størrelsesorden på ca. 20 m/s.

Hastigheden af det for oven udtrukne gas er mellem 0,1 og 0,2 m/s, hvortil der i den øvre, tragtfor-35 mige sektion af kappen 12 vil kunne opretholdes et undertryk på 5 mbar.

Tobaksstykkerne falder ud af den åbne nedre ende 10 DK 172024 B1 af kappen 12, hvilken ende har et omgivelsestryk på p^.

Indløbet 22 for tobak/gasblandingen har en flade 2 med størrelsen A =0,008 m ; det cylinderformige hvirvel- ' 2 rum 20 har en flade med størrelsen A~=0,1 m ; endelig 2 5 har kappen 12 en flade med størrelsen A3=1,4 m .

For at opnå den ønskede tyngdekraft-adskillelse kan der afviges fra disse værdier, herved skal der dog iagttages bestemte grænseværdier for fladeforholdene, nemlig 10 5 s A2/A1 s 30 og a3/at 2 50 Særligt gode resultater opnås, når forholdet A2/ A1 er mellem 10 og 20, og forholdet A^A-j er større end 100, men mindre end 200.

1 5 20 25 30 35

Claims (11)

1. Separator (10) til adskillelse af små tobaksstykker fra en tobak/gasblanding, hvilken separator omfatter: 5 a) en kappe (12) , b) et i kappen anbragt, rundt hvirvelrum (20), c) et tangentielt i det runde hvirvel rum udmundende indløb (22) til tobak/gasblandingen, som skal skilles, 10 d) et nedadrettet udløb i hvirvelrummet til tobaks-stykkerne, e) et udløb til tobaks s tykkerne i den nedre ende af kappen, f) et udløb (16) til gas over hvirvelrummet, 15 g) at hvirvelrummet (20) er opbygget af en foroven lukket cylinder (20), eller en foroven åben konus (40) og er åbent forneden h) at gassen udsuges fra kappen (12) oven over hvirvelrummet (20), 20 kendetegnet ved, at i) størrelsesforholdet mellem hvirvelrummets (20) overflade (A2) og indløbets (22) overflade (A1) er mellem 5 og 30 og j) størrelsesforholdet mellem kappens (12) overflade 25 (A3) og indløbets (22) overflade (A1) er større end 50.

2. Separator ifølge krav 1, kendetegnet ved, at størrelsesforholdet mellem kappens (12) overflade (A3) og indløbets (22) overflade (A1) er 30 mellem 100 og 200 og størrelsesforholdet mellem hvirvelrummets (20) overflade (A2) og indløbets (22) overflade (A1) mellem 10 og 20.

3. Separator ifølge krav 1 eller 2, kendete g n e t ved, at der i en kappe (12) er anbragt flere 35 hvirvelrum (20) med tilhørende indløb (22). DK 172024 B1 12

4. Separator ifølge et hvilket som helst af kravene 1-3, kendetegnet ved, at den nedre ende af kappen (12) er åben.

5. Separator ifølge et hvilket som helst af 5 kravene 1-3, kendetegnet ved, at der i den nedre ende af kappen (12) er integreret et udtagnings-organ (28), fortrinsvis en transportsnegl eller celle-hjulssluse.

6. Separator ifølge et hvilket som helst af 10 kravene 1-5, kendetegnet ved, at der i kappens (12) øvre område er anbragt en strømningsmodstand (18) , som fortrinsvis er udformet som en hulplade med på sin overflade jævnt fordelte huller.

7. Separator ifølge et hvilket som helst af 15 kravene 1-6, kendetegnet ved, at der i kappens (12) øvre område er anbragt en si (30).

8. Separator ifølge et hvilket som helst af kravene 1-7, kendetegnet ved, at der i kappens (12) væg er anbragt et varmeorgan. 20

9. Separator ifølge et hvilket som helst af kravene 1-8, kendetegnet ved, at hvirvel-rummet (20) ved sin øvre ende er forsynet med et spidst tag (38) eller har form som en kegle (42) med en åbning (44) . 25

10. Separator ifølge et hvilket som helst af kravene 1-9, kendetegnet ved, at der ved den øvre ende af kappen (12) er tilsluttet en udløbsstuts (32) , som i forhold til vandret forløbet skråt nedefter. 30

11. Separator ifølge et hvilket som helst af kravene Ι-ΙΟ, kendetegnet ved, at kappen (12) har et regelmæssigt tværsnit, fortrinsvis et cirkulært tværsnit eller et retvinklet, navnlig kvadratisk tværsnit.