EP0622164A1 - Vorrichtung zur Behandlung von festen, flüssigen und/oder gasförmigen Stoffen - Google Patents

Vorrichtung zur Behandlung von festen, flüssigen und/oder gasförmigen Stoffen Download PDF

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EP0622164A1
EP0622164A1 EP94890073A EP94890073A EP0622164A1 EP 0622164 A1 EP0622164 A1 EP 0622164A1 EP 94890073 A EP94890073 A EP 94890073A EP 94890073 A EP94890073 A EP 94890073A EP 0622164 A1 EP0622164 A1 EP 0622164A1
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EP
European Patent Office
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blades
rows
activator
medium
liquid
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EP94890073A
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English (en)
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EP0622164B1 (de
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Franz Howorka
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28C—PREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28C5/00—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions
    • B28C5/08—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions using driven mechanical means affecting the mixing
    • B28C5/0881—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions using driven mechanical means affecting the mixing having a stator-rotor system with intermeshing teeth or cages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/40—Mixers with rotor-rotor system, e.g. with intermeshing teeth
    • B01F27/41—Mixers with rotor-rotor system, e.g. with intermeshing teeth with the mutually rotating surfaces facing each other
    • B01F27/411—Mixers with rotor-rotor system, e.g. with intermeshing teeth with the mutually rotating surfaces facing each other provided with intermeshing elements

Definitions

  • the invention relates to a device for the treatment of solid, liquid and / or gaseous substances with an activator with at least three coaxially arranged oppositely drivable rows of blades with flapping blades, the peripheral speed of the outermost rows of blades being between 70 m / s and 160 m / s, and Process for activating substances using this device.
  • Such a device is known from GB-PS 1 101 981 and is used there for the production of hardenable compositions, in particular of building materials such as concrete, mortar and the like.
  • a wide row of blades is arranged between two narrow rows of blades, which has the consequence that the excitation frequency for a particle migrating outward from the center fluctuates.
  • the impact blades used here have a circular, triangular or rectangular cross section and have the disadvantage that they are subject to relatively high wear, especially when using highly erosive media, since large relative speeds of more than 200 m between the blade surface and the moving particles / s occur. At these high speeds, no protective layer can form between the blade surface and the particles thrown onto the blade.
  • Hardenable compositions of the type mentioned usually consist of a binder, of additives and of a liquid, generally water.
  • the binder is cement.
  • Sand is used as an aggregate, but is partly or can be completely replaced by substitutes such as ground rubble.
  • a method for treating granular material is known from US Pat. No. 3,331,905, with which components of increased strength can be produced.
  • the starting materials used are activated in a disintegrator, which results in a change in the grain size spectrum and the specific surface area of the particles. It is shown in this reference that this process of activation in the disintegrator increases the strength of the concrete or the like produced in this way when it is compared with the strength of concrete which is made from non-activated material.
  • a disintegrator is known from EP-A 84 012, which can be used for the production of concrete.
  • the cement content of the concrete can be reduced while maintaining the same strength.
  • coal slurries which are slurries of coal dust in water and / or oil.
  • Such slurries would be very well suited to transport coal in pipelines.
  • the sedimentation effects mentioned above prevent such mixtures with a sufficiently high carbon content from being provided on a permanent basis.
  • DE-A-33 32 209 discloses a gas cleaning process in which the gas is exposed in a spray column in contact with a washing liquid in a manner known per se.
  • the washing liquid is previously treated in a disintegrator. This treatment results in an increased reaction of the cleaning agent, which is due to the activation in the disintegrator.
  • a disintegrator gas scrubber is known from DE-A 32 20 328, in which gases are subjected to a mechanical treatment simultaneously with a washing liquid.
  • the disintegrator is constructed according to a rotor / stator principle, which means that fixed rows alternate with rotating rows of blades.
  • the performance of the device and the quality of the product produced with the device depend on the extent of the activation of the particles of the substance that can be achieved.
  • the object of the invention is to increase the degree of activation of the particles which can be achieved and thus the performance of the device and the quality of the products produced without worsening the service life of the device.
  • the width of the rows of blades decreases towards the outside by at least 2%, preferably by at least 5% and at most by 10%.
  • the particles of the medium are excited not only with increasing amplitude but also with increasing frequency when crossing the rows of blades.
  • the relative speed of two adjacent rows of blades is continuously increasing towards the outside. This is a matter of course, which follows from the larger diameter of the rows of blades. If we therefore take the path of a particle through the activator as an oscillation, the amplitude will increase continuously due to these geometric conditions. However, if the rows of blades become ever narrower towards the outside, as is proposed in the sense of the invention, an increasing increase in frequency can also be observed. This enables the particles to be activated much more intensively than can be achieved simply by increasing the amplitude. In the case of solids, this effect is likely to have an influence particularly on the grain size distribution of the material. The geometric shape of the particles and the specific surface are also influenced in this way.
  • the individual particles are thrown against the blades and above all against each other at speeds of more than 200 m / s and are exposed to strong impacts. Closer studies have shown that the individual particles receive between three and ten collisions. In the case of solid media, these impacts, in addition to crushing the grains, lead to defects in the crystal lattice and macroscopic defects, which result in an increase in the surface area. Furthermore, an improved binding of the liquid and solid components of the mixture is achieved.
  • the impact blades are concave and preferably consist of at least two essentially flat and angled plates.
  • the concave shape causes the medium to be processed to rest on the blades during operation. This edition is constantly renewed by the impact of particles and largely protects the blades themselves from erosion and wear.
  • a better radial material transport is achieved in that a fan blade is arranged in each case between two adjacent flapping blades of the outermost blade row. Furthermore, it is advantageous if at the outer end of each impact blade of the outermost blade row on the side lying in the direction of rotation of the rotor, preferably at right angles to the impact blade, a fan blade connects.
  • the device is used for the production of hardenable masses, in particular of building materials such as concrete, mortar and the like, it is advantageous in order to achieve high material activation if the speed of the blade rows is between 800 and 3000 1 / min.
  • the speed of the rows of blades should be between 950 and 2800 1 / min when producing multi-phase stable media such as emulsions or suspensions.
  • the speed of the rows of blades can be between 900 and 3500 rpm.
  • This method according to the invention has proven particularly useful in the production of coal dust suspensions in which water and / or oil and coal dust are used as starting materials.
  • the invention makes it possible to produce suspensions with a high solids content which are stable over long periods of time.
  • a liquid medium such as water or lime milk
  • the invention also includes dry processes, such as the task of finely ground dolomite.
  • one or more solid substances can be added to a liquid medium.
  • one or more solids are added to the cleaning medium before the injection.
  • these solids can be in dissolved form or as suspended particles. If, for example, the gas is cleaned by a desulfurization process, as is often required in flue gases, lime, dolomite or the like is added to the water used as the carrier medium. In addition to the intimate mixing of all components, the activator then also activates and thus almost completely implements it.
  • This process is characterized by its particularly high separation performance.
  • the induced draft fan can also be omitted when used in power plants.
  • FIG. 1 an activator according to the invention, partly in section; 2 shows a section along line II / II of Figure 1; 3 shows a variant of the blade shape and FIG. 4 shows a further embodiment variant thereof.
  • the activator shown in FIGS. 1 and 2 consists of two counter-rotating rotors 1 and 2, the direction of rotation of which is indicated by arrows A and B.
  • the housing with a central inlet and a peripheral outlet is omitted.
  • the processing of the material to be treated is provided by three concentrically arranged rings 3, 4, 5 of impact blades 6.
  • the outermost ring 5 and the innermost ring 3 of the impact blades are carried by the rotor 1 and the intermediate ring 4 by the rotor 2.
  • At least the impact blades 6 of the outer ring 5 are concave, for example angled.
  • the base plane 7 of this impact blade is set at an angle ⁇ , which can be seen in FIG. 2 is measured from a plane 7 running at the leading edge of the blade in the circumferential direction to the tangential plane 7 '.
  • the two inner rings 3 and 4 are equipped with concave blades 6, which consist of two essentially flat plates 6 'and 6' '.
  • the front plates 6 'seen in the direction of movement are longer and less inclined to the tangential plane than the rear parts 6' '. Due to the concave shape, the medium to be processed is supported on the blades 6 during operation. This support, which is designated by 11, is constantly renewed by the impact of particles and largely protects the blades 6 themselves from erosion and wear.
  • the angled part 6 'or 6' ' is shorter than the remaining portion 6' '' and is preferably half or less of the total length of the impact blades.
  • the inclination of the shorter part 6 'or 6' ' takes place from part 6' '' to the center of the rotor.
  • the angled end pieces 6 ', 6' ' can be provided at both ends of the part 6' '' or only at one end thereof, in the present case preferably at the trailing end. They are expediently made of hard metal or covered with it and can be attached interchangeably. However, production from ceramic or plastic is also possible. Finally, there is also the possibility of covering the outer edges of the parts 6 ′, 6 ′′ facing the rotor axis with protective strips 10.
  • Fan blades 8 are provided between the impact blades or at the front end of the impact blades of the outermost ring 5 when the rotor 1 rotates.
  • These fan blades 8 can have any shape and are designed, for example, as plates, fingers or the like. They have the task of securing the flow of the material to be treated from the inside to the outside and also forming a protective layer of the material to be treated on the surface of the impact tools facing the rotor axis, irrespective of how large the angle of attack ⁇ is. This can be used for certain work 15 °, while it can be more advantageous for other work, for example 20 to 35 °.
  • FIG. 3 shows schematically a section from three successive rings of the activator according to the invention. It is essential that the width b1, b2 and b3 of the rings continuously decrease towards the outside at least 2-5%. However, the maximum width should decrease by 10%. This means: 0.9 b1 ⁇ b2 ⁇ 0.98 b1 0.9 b2 ⁇ b3 ⁇ 0.98 b2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von festen, flüssigen und/oder gasförmigen Stoffen mit einem Aktivator mit zumindest drei koaxial angeordneten gegenläufig antreibbaren Schaufelreihen (3, 4, 5) mit angestellten Schlagschaufeln (6), wobei die Umfangsgeschwindigkeit der äußersten Schaufelreihen (3, 4, 5) zwischen 70 m/s und 160 m/s beträgt. Um das Ausmaß der erzielbaren Aktivierung der Stoffteilchen und damit die Leistung der Vorrichtung sowie die Qualität der hergestellten Produkte zu erhöhen ist vorgesehen, daß die Breite (b1, b2, b3) der Schaufelreihen (3, 4, 5) nach außen hin um mindestens 2% vorzugsweise um mindestens 5% und maximal um 10% abnimmt. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von festen, flüssigen und/oder gasförmigen Stoffen mit einem Aktivator mit zumindest drei koaxial angeordneten gegenläufig antreibbaren Schaufelreihen mit angestellten Schlagschaufeln, wobei die Umfangsgeschwindigkeit der äußersten Schaufelreihen zwischen 70 m/s und 160 m/s beträgt, sowie Verfahren zur Aktivierung von Stoffen unter Verwendung dieser Vorrichtung.
  • Eine derartige Vorrichtung ist aus der GB-PS 1 101 981 bekannt und dient dort zur Herstellung von erhärtbaren Massen, insbesondere von Baumaterialien wie Beton, Mörtel und dgl., wobei Bindemittel, Zuschlagstoff und Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, gleichzeitig oder als Gemenge in den Aktivator mit koaxial angeordneten gegenläufigen Schaufelreihen eingeführt, die Teilchen des Materials im Aktivator von innen nach außen bewegt und unter Queren der rotierenden äußeren Schaufelreihen mit zunehmender Amplitude angeregt werden. Zwischen zwei schmalen Schaufelreihen ist dabei jeweils eine breite Schaufelreihe angeordnet, was zur Folge hat, daß die Anregungsfrequenz für ein vom Zentrum nach außen wanderndes Teilchen schwankt. Die dabei verwendeten Schlagschaufeln haben Kreis-, Dreiecks- oder Rechtecksquerschnitt und weisen den Nachteil auf, daß sie - besonders bei Verwendung von stark erosiven Medien - relativ hohem Verschleiß unterliegen, da zwischen der Schaufeloberfläche und den sich bewegenden Teilchen große Relativgeschwindigkeiten von mehr als 200 m/s auftreten. Bei diesen hohen Geschwindigkeiten kann sich keine Schutzschicht zwischen der Schaufeloberfläche und den auf die Schagschaufel geschleuderten Teilchen ausbilden.
  • Erhärtbare Massen der genannten Art bestehen üblicherweise aus einem Bindemittel, aus Zuschlagsstoffen und aus einer Flüssigkeit, im allgemeinen Wasser. Im Fall von Beton handelt es sich bei dem Bindemittel um Zement. Als Zuschlagsstoff wird Sand eingesetzt, der jedoch teilweise oder vollständig durch Ersatzstoffe, wie etwa gemahlenen Bauschutt, ersetzt werden kann.
  • Aus der US-A 3,331,905 ist ein Verfahren zur Behandlung von körnigem Material bekannt, mit dem Bauteile erhöhter Festigkeit herstellbar sind. Die dabei eingesetzten Ausgangsmaterialien werden in einem Desintegrator aktiviert, wodurch sich eine Veränderung des Korngrößenspektrums und der spezifischen Oberfläche der Teilchen ergibt. Es wird in diesem Vorhalt gezeigt, daß dieser Prozeß der Aktivierung im Desintegrator die Festigkeit von so hergestellten Beton oder dgl. erhöht, wenn man sie mit der Festigkeit von Beton vergleicht, der aus nicht aktiviertem Material hergestellt ist.
  • Weiters ist aus der EP-A 84 012 ein Desintegrator bekannt, der zur Herstellung von Beton einsetzbar ist. Durch diesen bekannten Desintegrator kann bei gleichbleibender Festigkeit der Zementanteil des Betons veringert werden.
  • Es ist in vielen Bereichen der Technik erwünscht mehrphasige Medien herzustellen, die geringe Sedimentationseffekte oder eine kleine Entmischungsneigung zeigen. Bei einer Mischung zweier nicht löslicher Flüssigkeiten, also Emulsionen oder Flüssigkeiten mit darin enthaltenen, nicht löslichen Feststoffen, also Suspensionen, kommt es, bedingt durch unterschiedliche Dichte, im Zeitablauf zu einer Trennung der Komponenten.
  • In vielen Fällen ist dies unerwünscht, wie zum Beispiel bei Kohlenslurries, das sind Aufschlemmungen von Kohlenstaub in Wasser und/oder Öl. Solche Slurries wären sehr gut geeignet, Kohle in Pipelines zu transportieren. Die oben erwähnten Sedimentationseffekte verhindern jedoch eine dauerhafte Bereitstellung solcher Gemische mit ausreichend hohem Kohlengehalt.
  • Insbesonders bei der Reinigung von Abgasen ist es erforderlich, Schadstoffe, die in geringer Menge in einem Gas vorhanden sind, abzuscheiden. Bei der Entschwefelung von Rauchgasen werden dazu etwa Sprühkolonnen eingesetzt, bei dem das zu reinigende Gas durch einen Sprühnebel von Wasser, das gegebenenfalls mit bestimmten Zusätzen, wie zum Beispiel Kalk angereichert ist, geleitet wird. Zur Erzielung einer hinreichenden Wahrscheinlichkeit des Kontakts jedes Schadstoffteilchens mit dem Medium sind bei dieser Bauweise relativ große Anlagen erforderlich.
  • Aus der DE-A-33 32 209 ist ein Gasreinigungsverfahren bekannt, bei dem das Gas in an sich bekannter Weise in einer Sprühkolonne in Kontakt mit einer Waschflüssigkeit ausgesetzt wird. Die Waschflüssigkeit wird zuvor in einem Desintegrator behandelt. Durch diese Behandlung wird eine erhöhte Reaktion des Reinigungsmittels erreicht, die auf die Aktivierung im Desintegrator zurückgeht.
  • Weiters ist aus der DE-A 32 20 328 ein Desintegrator-Gaswäscher bekannt, bei dem Gase gleichzeitig mit einer Waschflüssigkeit einer mechanischen Behandlung unterzogen werden. Der Desintegrator ist dabei nach einem Rotor/Statorprinzip aufgebaut, das heißt, es wechseln feststehende mit rotierenden Schaufelreihen ab.
  • Unabhängig vom Aggregatzustand des zu behandelnden Mediums - gasförmig, flüssig oder fest - hängt die Leistung der Vorrichtung, sowie die Qualität des mit der Vorrichtung hergestellten Produktes vom Ausmaß der erzielbaren Aktivierung der Teilchen des Stoffes ab.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, das Ausmaß der erzielbaren Aktivierung der Teilchen und damit die Leistung der Vorrichtung sowie die Qualität der hergestellten Produkte zu erhöhen ohne die Standzeit der Vorrichtung zu verschlechtern.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Breite der Schaufelreihen nach außen hin um mindestens 2% vorzugsweise um mindestens 5% und maximal um 10% abnimmt. Dadurch werden die Teilchen des Mediums beim Queren der Schaufelreihen nicht nur mit steigender Amplitude, sondern auch mit zunehmender Frequenz angeregt.
  • In überraschender Weise wurde erkannt, daß sich die Stabilität des aktivierten Mediums bedeutend erhöht, wenn sich die Breite der Schaufelreihen um das genannte relativ geringe Ausmaß nach außen hin verringert.
  • Die Relativgeschwindigkeit zweier benachbarter Schaufelreihen wird nach außen hin laufend größer. Dies ist eine selbstverständliche Tatsache, die aus dem nach außen hin größer werdenden Durchmesser der Schaufelreihen folgt. Faßt man daher den Weg eines Teilchens durch den Aktivator als Schwingung auf, so wird, bedingt durch diese geometrischen Verhältnisse, die Amplitude kontinuierlich zunehmen. Wenn jedoch die Schaufelreihen nach außen hin immer schmäler werden, wie dies im Sinne der Erfindung vorgeschlagen ist, so ist auch eine zunehmende Erhöhung der Frequenz festzustellen. Dies ermöglicht eine weit höhere intensivere Aktivierung der Teilchen als durch bloße Amplitudenerhöhung erzielbar ist. Bei Feststoffen dürfte dieser Effekt besonders auf die Korngrößenverteilung des Materials einen Einfluß haben. Aber auch die geometrische Form der Teilchen sowie die spezifische Oberfläche wird auf diese Weise beeinflußt.
  • Versuche zeigten, daß nicht nur bei Behandlung von festen, sondern auch bei flüssigen und gasförmigen Medien eine weit höhere Aktivierung der Teilchen erzielbar ist. So hat sich herausgestellt, daß die Stabilität von Emulsionen oder Suspensionen und damit deren Lagerfähigkeit wesentlich erhöht werden kann. Wird die erfindungsgemäß verbesserte Vorrichtung zur Behandlung von Gasen, insbesondere zur Reinigung von Abgasen eingesetzt, so ist eine viel höhere Abscheideleistung zu erzielen.
  • Im Aktivator werden die einzelnen Teilchen mit Geschwindigkeiten von mehr als 200 m/s gegen die Schaufeln und vor allem gegeneinander geschleudert und dabei starken Stößen ausgesetzt. Nähere Untersuchungen haben gezeigt, daß die einzelnen Teilchen zwischen drei und zehn Stöße erhalten. Durch diese Stöße kommt es bei festen Medien neben einer Zerkleinerung der Körner zu Defekten im Kristallgitter und makroskopischen Defekten, die eine Vergrößerung der Oberfläche zu Folge haben. Weiters wird eine verbesserte Bindung der flüssigen und festen Komponenten des Gemisches erreicht.
  • An sich ist die Abnahme der Breite von Schaufelreihen bei Turboverdichtern bekannt, wie etwa die US-A 3,044,685 zeigt. Dort nimmt allerdings die Breite der Schaufelreihen nach außen bei weitem viel stärker ab als dies erfindungsgemäß zur Aktivierung von Stoffen vorgesehen ist. Die Abnahme der Schaufelreihenbreite nach außen ist bei dem im Vorhalt gezeigten Verdichter strömungstechnisch zur Ausbildung von Hochdruckstufen bedingt und spielt zur Aktivierung von Stoffen überhaupt keine Rolle.
  • In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, daß die Schlagschaufeln konkav ausgebildet sind und vorzugsweise aus zumindest zwei im wesentlichen ebenen und zueinander abgewinkelten Platten bestehen. Durch die konkave Form kommt es während des Betriebes zu einer Auflage des zu bearbeitenden Mediums auf den Schaufeln. Diese Auflage erneuert sich durch den Aufprall von Teilchen laufend und schützt die Schaufeln selbst weitgehend vor Erosion und Verschleiß.
  • Dadurch, daß die der Rotationsachse zugekehrten äußeren Kanten der Schlagschaufeln mit Schutzleisten belegt sind, kann die Standzeit der Vorrichtung darüberhinaus noch erheblich gesteigert werden.
  • Ein besserer radialer Stofftransport wird dadurch erzielt, daß jeweils zwischen zwei benachbarten Schlagschaufeln der äußersten Schaufelreihe eine Ventilatorschaufel angeordnet ist. Weiters ist es vorteilhaft, wenn am äußeren Ende jeder Schlagschaufel der äußersten Schaufelreihe auf der in Drehrichtung des Rotors liegenden Seite, vorzugsweise im rechten Winkel auf die Schlagschaufel eine Ventilatorschaufel anschließt.
  • Wird die Vorrichtung zur Herstellung von erhärtbaren Massen, insbesondere von Baumaterialien wie Beton, Mörtel und dgl., verwendet, ist es zur Erreichung einer hohen Stoffaktivierung vorteilhaft, wenn die Drehzahl der Schaufelreihen zwischen 800 und 3000 1/min beträgt.
  • Die Drehzahl der Schaufelreihen sollte dagegen zwischen zwischen 950 und 2800 1/min liegen, wenn Herstellung von mehrphasige stabile Medien wie Emulsionen oder Suspensionen hergestellt werden.
  • Zur Behandlung von Gasen, insbesondere zur Absorbtion von Schadstoffen, kann die Drehzahl der Schaufelreihen zwischen 900 und 3500 1/min liegen.
  • Das eingangs genannte Verfahren zur Herstellung von erhärtbaren Massen, insbesondere von Baumaterialien wie Beton, Mörtel und dgl.,
    • wobei Bindemittel, Zuschlagstoff und Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, gleichzeitig oder als Gemenge in den Aktivator mit koaxial angeordneten gegenläufigen Schaufelreihen eingeführt,
    • die Teilchen des Materials im Aktivator von innen nach außen bewegt und
    • unter Queren der mit einer Umfangsgeschwindigkeit zwischen 70 m/s und 160 m/s rotierenden äußeren Schaufelreihen mit zunehmender Amplitude angeregt werden,
      wird erfindungsgemäß dadurch weiterentwickelt, daß die Teilchen des Materials beim Queren der nach außen hin um mindestens 2%, vorzugsweise um mindestens 5% und maximal um 10% abnehmenden Schaufelreihen mit zunehmender Frequenz angeregt werden.
  • Besonders bei Einsatz der Bindemittel Zement, Kalk oder Wasserglas, und der Zuschlagstoffen Sand, Löß, Bauschutt oder Filterasche kann eine ausgezeichnete erfindungsgemäß verbesserte Stoffaktivierung und damit eine hohe Herstellungsleistung und Qualität erzielt werden. Die Festigkeit der Massen kann unter sonst gleichen Bedingungen wie Rezeptur, etc. gegenüber bekannten Verfahren wesentlich gesteigert werden, ohne die Standzeit zu verschlechtern.
  • Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zur Herstellung von mehrphasigen stabilen Medien wie Emulsionen oder Suspensionen im Rahmen der vorliegenden Erfindung weiters ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem
    • die einzelnen Komponenten entsprechend dem gewünschten Massenverhältnis gleichzeitig oder als Gemisch in den Aktivator mit koaxial angeordneten gegenläufigen Schaufelreihen eingeführt,
    • die Teilchen des Materials im Aktivator von innen nach außen bewegt und
    • unter Queren der mit einer Umfangsgeschwindigkeit zwischen 70 m/s und 160 m/s rotierenden äußeren, nach außen hin um mindestens 2%, vorzugsweise um mindestens 5% und maximal um 10% abnehmenden Schaufelreihen mit zunehmender Amplitude und mit zunehmender Frequenz angeregt werden.
  • Besonders bewährt hat sich dieses erfindungsgemäße Verfahren bei der Herstellung von Kohlenstaubsuspensionen, bei denen als Ausgangsstoffe Wasser und/oder Öl sowie Kohlestaub verwendet werden. Durch die Erfindung ist es möglich solche Suspensionen mit hohem Feststoffanteil herzustellen, die über lange Zeiträume stabil sind.
  • Zur Behandlung von Gasen, insbesondere zur Absorbtion von Schadstoffen mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, daß
    • ein flüssiges oder staubförmiges Medium in das zu behandelnde Gas eingedüst,
    • das Gas sammt Medium in den Aktivator mit koaxial angeordneten gegenläufigen Schaufelreihen eingebracht,
    • das Medium im Aktivator von innen nach außen bewegt und
    • unter Queren der mit einer Umfangsgeschwindigkeit zwischen 70 m/s und 160 m/s rotierenden, nach außen hin um mindestens 2%, vorzugsweise um mindestens 5% und maximal um 10% abnehmenden Schaufelreihen mit zunehmender Amplitude und zunehmender Frequenz angeregt, sowie
    • das Medium vom Gas abgetrennt wird.
  • Dieses erfindungsgemäße Verfahren ist für verschiedene Reinigungsprozesse geeignet. So kann ein flüssiges Medium, wie Wasser oder Kalkmilch, vor der Einbringung des Gases in den Aktivator in das Gas eingedüst werden. Es ist jedoch auch möglich, ein solches Medium direkt in den Aktivator einzudüsen.
  • Auch trocken ablaufende Prozesse sind von der Erfindung umfaßt, wie z.B. Die Aufgabe von fein gemahlenem Dolomit.
  • Schließlich können zusätzlich zu einem flüssigen Medium ein oder mehrere feste Stoffe zugegeben werden.
  • In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahren werden dem Reinigungsmedium vor dem Eindüsen ein oder mehrere Feststoffe zugesetzt. Beim Eintritt in den Aktivator können diese Feststoffe in gelöster Form oder als suspendierte Teilchen vorliegen. Handelt es sich etwa bei der Reinigung des Gases um einen Entschwefelungsprozeß, wie dies bei Rauchgasen häufig erforderlich ist, so wird dem als Trägermedium dienenden Wasser Kalk, Dolomit oder dgl. zugesetzt. Im Aktivator erfolgt dann neben einer innigen Vermischung sämtlicher Komponenten auch eine Aktivierung und damit eine fast vollständige Umsetzung.
  • Dieses Verfahren zeichnet sich durch seine besonders hohe Abscheideleistung aus.
  • Durch die kreiselpumpenartige Förderwirkung des Aktivators kann beim Einsatz in Kraftwerken gleichzeitig der Saugzugventilator entfallen.
  • Im folgenden wird die Erfindung durch die in den Fig. darstellten Ausführungsvarianten näher erläutert.
  • Die Figuren zeigen schematisch: Die Fig.1 einen erfindungsgemäßen Aktivator teilweise im Schnitt; die Figur 2 einen Schnitt nach Linie II/II von Fig.1; die Fig.3 eine Variante der Schaufelform und die Fig.4 eine weitere Ausführungsvariante davon.
  • Der in Fig.1 und 2 dargestellte Aktivator besteht aus zwei gegenläufig bewegten Rotoren 1 und 2, deren Drehrichtung mit den Pfeilen A und B angedeutet sind. Der Einfachheit halber ist das Gehäuse mit mittigem Einlaß und umfangseitigem Auslaß weggelassen. Die Bearbeitung des zu behandelnden Gutes besorgen drei konzentrisch angeordnete Kränze 3, 4, 5 von Schlagschaufeln 6. Im vorliegenden Fall wird der äußerste Kranz 5 und der innerste Kranz 3 der Schlagschaufeln vom Rotor 1 und der dazwischenliegende Kranz 4 vom Rotor 2 getragen. Zumindest die Schlagschaufeln 6 des äußeren Kranzes 5 sind konkav, z.B. abgewinkelt. Die Grundebene 7 dieser Schlagschaufel ist unter einem Winkel α angestellt, der wie in Fig. 2 erkennbar ist, von einer an der Eintrittskante der Schaufel in Umfangsrichtung verlaufenden Ebene 7 zur Tangentialebene 7' gemessen wird.
  • Bei der in der Fig.3 dargesellten Ausführung des Aktivators sind die beiden inneren Ringe 3 und 4 mit konkaven Schaufeln 6 ausgestattet, die aus zwei im wesentlichen ebenen Platten 6' und 6'' bestehen. Die in Bewegungsrichtung gesehen vorderen Platten 6' sind dabei länger und weniger stark zur tangentialen Ebene geneigt, als die hinteren Teile 6''. Durch die konkave Form kommt es während des Betriebes zu einer Auflage des zu bearbeitenden Mediums auf den Schaufeln 6. Diese Auflage, die mit 11 bezeichnet ist, erneuert sich durch den Aufprall von Teilchen laufend und schützt die Schaufeln 6 selbst weitgehend vor Erosion und Verschleiß.
  • Bei der in der Fig.4 dargestellten abgewinkelten Form der Schlagschaufeln ist der abgewinkelte Teil 6' bzw. 6'' kürzer als der verbleibende Teil 6''' und beträgt vorzugsweise die Hälfte oder weniger der Gesamtlänge der Schlagschaufeln. Die Neigung des kürzeren Teiles 6' bzw. 6'' erfolgt jeweils vom Teil 6''' zur Rotormitte hin. Die abgewinkelten Endstücke 6', 6'' können an beiden Enden des Teiles 6''' oder nur an einem Ende desselben, im vorliegenden Fall vorzugsweise am nachlaufseitigem Ende vorgesehen sein. Sie werden zweckmäßig aus Hartmetall hergestellt oder damit belegt und können austauschbar angebracht sein. Es ist jedoch auch eine Fertigung aus Keramik oder Kunststoff möglich. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, die der Rotorachse zugekehrten äußeren Kanten der Teile 6', 6'' mit Schutzleisten 10 zu belegen.
  • Zwischen den Schlagschaufeln oder an dem bei der Drehung des Rotors 1 vorne liegenden Ende der Schlagschaufeln des äußersten Kranzes 5 sind Ventilatorschaufeln 8 vorgesehen, die jede beliebige Form haben können und beispielsweise als Platte, Finger oder dgl. ausgebildet sind. Sie haben die Aufgabe, den Fluß des zu behandelnden Gutes von innen nach außen zu sichern und außerdem auf der der Rotorachse zugekehrten Oberfläche der Schlagwerkzeuge eine Schutzschicht aus dem zu behandelnden Material zu bilden, gleichgültig wie groß der Anstellwinkel α ist. Dieser kann für bestimmte Arbeiten unter 15° liegen, während er für andere Arbeiten darüber, beispielsweise 20 bis 35°, vorteilhafter sein kann.
  • Die Figur 3 zeigt schematisch einen Ausschnitt aus drei aufeinanderfolgenden Ringen des erfindungsgemäßen Aktivators. Wesentlich ist, daß die Breite b₁, b₂ und b₃ der Ringe nach außen hin kontinuierlich mindestens 2-5% abnimmt. Maximal sollte die Breite jedoch um 10% abnehmen. Das heißt: 0,9 b₁ ≦ b₂ ≦ 0,98 b₁
    Figure imgb0001
     0,9 b₂ ≦ b₃ ≦ 0,98 b₂ .
    Figure imgb0002

Claims (16)

  1. Vorrichtung zur Behandlung festen, flüssigen und/oder gasförmigen Stoffen mit einem Aktivator mit zumindest drei koaxial angeordneten gegenläufig antreibbaren Schaufelreihen (3, 4, 5) mit angestellten Schlagschaufeln (6), wobei die Umfangsgeschwindigkeit der äußersten Schaufelreihen (3, 4, 5) zwischen 70 m/s und 160 m/s beträgt, dadurch gekennzeichnet , daß die Breite (b₁, b₂, b₃) der Schaufelreihen (3, 4, 5) nach außen hin um mindestens 2% vorzugsweise um mindestens 5% und maximal um 10% abnimmt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagschaufeln (6) konkav ausgebildet sind und vorzugsweise aus zumindest zwei im wesentlichen ebenen und zueinander abgewinkelten Platten (6', 6'', 6''') bestehen.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die der Rotationsachse zugekehrten äußeren Kanten der Schlagschaufeln (6) mit Schutzleisten (10) belegt sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß jeweils zwischen zwei benachbarten Schlagschaufeln (6) der äußersten Schaufelreihe (5) eine Ventilatorschaufel (8) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß am äußeren Ende jeder Schlagschaufel (6) der äußersten Schaufelreihe (5) auf der in Drehrichtung (A) des Rotors (1) liegenden Seite, vorzugsweise im rechten Winkel auf die Schlagschaufel (6) eine Ventilatorschaufel (8) anschließt.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Herstellung von erhärtbaren Massen, insbesondere von Baumaterialien wie Beton, Mörtel und dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Schaufelreihen (3, 4, 5) zwischen 800 und 3000 1/min beträgt.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Herstellung von mehrphasigen stabilen Medien wie Emulsionen oder Suspensionen, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Schaufelreihen (3, 4, 5) zwischen 950 und 2800 1/min beträgt.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Behandlung von Gasen, insbesonder zur Absorbtion von Schadstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Schaufelreihen (3, 4, 5) zwischen 900 und 3500 1/min beträgt.
  9. Verfahren zur Herstellung von erhärtbaren Massen, insbesondere von Baumaterialien wie Beton, Mörtel und dgl., unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    - wobei Bindemittel, Zuschlagstoff und Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, gleichzeitig oder als Gemenge in den Aktivator mit koaxial angeordneten gegenläufigen Schaufelreihen (3, 4, 5) eingeführt,
    - die Teilchen des Materials im Aktivator von innen nach außen bewegt und
    - unter Queren der mit einer Umfangsgeschwindigkeit zwischen 70 m/s und 160 m/s rotierenden äußeren Schaufelreihen (3, 4, 5) mit zunehmender Amplitude angeregt werden,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen des Materials beim Queren der nach außen hin um mindestens 2%, vorzugsweise um mindestens 5% und maximal um 10% abnehmenden Schaufelreihen (3, 4, 5) mit zunehmender Frequenz angeregt werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Zement, Kalk oder Wasserglas verwendet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuschlagstoff Sand, Löß, Bauschutt oder Filterasche eingesetzt wird.
  12. Verfahren zur Herstellung von mehrphasigen stabilen Medien wie Emulsionen oder Suspensionen unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß
    - die einzelnen Komponenten entsprechend dem gewünschten Massenverhältnis gleichzeitig oder als Gemisch in den Aktivator mit koaxial angeordneten gegenläufigen Schaufelreihen (3, 4, 5) eingeführt,
    - die Teilchen des Materials im Aktivator von innen nach außen bewegt und
    - unter Queren der mit einer Umfangsgeschwindigkeit zwischen 70 m/s und 160 m/s rotierenden äußeren, nach außen hin um mindestens 2%, vorzugsweise um mindestens 5% und maximal um 10% abnehmenden Schaufelreihen (3, 4, 5) mit zunehmender Amplitude und mit zunehmender Frequenz angeregt werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsstoffe Wasser und/oder Öl sowie Kohlestaub verwendet werden.
  14. Verfahren zur Behandlung von Gasen, insbesondere zur Absorbtion von Schadstoffen unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 8, dadurch gekennzeich- net, daß
    - ein flüssiges oder staubförmiges Medium in das zu behandelnde Gas eingedüst,
    - das Gas sammt Medium in den Aktivator mit koaxial angeordneten gegenläufigen Schaufelreihen (3, 4, 5) eingebracht,
    - das Medium im Aktivator von innen nach außen bewegt und
    - unter Queren der mit einer Umfangsgeschwindigkeit zwischen 70 m/s und 160 m/s rotierenden, nach außen hin um mindestens 2%, vorzugsweise um mindestens 5% und maximal um 10% abnehmenden Schaufelreihen (3, 4, 5) mit zunehmender Amplitude und zunehmender Frequenz angeregt, sowie
    - das Medium vom Gas abgetrennt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß einem flüssigen Medium vor dem Eindüsen ein Feststoff oder ein Gemisch von Feststoffen zugegeben wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit einem flüssigen Medium ein Feststoff oder ein Gemisch von Feststoffen in den Aktivator aufgegeben wird.
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