EP0622164B1 - 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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EP0622164B1
EP0622164B1 EP94890073A EP94890073A EP0622164B1 EP 0622164 B1 EP0622164 B1 EP 0622164B1 EP 94890073 A EP94890073 A EP 94890073A EP 94890073 A EP94890073 A EP 94890073A EP 0622164 B1 EP0622164 B1 EP 0622164B1
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EP
European Patent Office
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shovels
rows
activator
liquid
beater
Prior art date
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EP94890073A
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English (en)
French (fr)
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EP0622164A1 (de
Inventor
Franz Howorka
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Original Assignee
Individual
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Priority claimed from AT0082493A external-priority patent/ATA82493A/de
Priority claimed from AT82393A external-priority patent/AT398045B/de
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Application granted granted Critical
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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 according to the preamble of claim 1.
  • Such a device is known from GB-A-1 101 981 and is used there for the production of curable compositions, in particular of building materials such as concrete, mortar and the like, where Binder, aggregate and liquid, preferably Water, simultaneously or as a batch in the activator with coaxial arranged opposing rows of blades, the particles of material in the activator from the inside out moved and crossing the rotating rows of outer blades be excited with increasing amplitude. Between two narrow rows of blades is a wide row of blades arranged, which has the consequence that the excitation frequency for a particle migrating outwards from the center fluctuates.
  • the impact blades used here have circular, Triangular or rectangular cross-section and have the disadvantage on them - especially when using highly erosive media - Subject to relatively high wear, because between the Blade surface and the moving particles high relative speeds of more than 200 m / s occur. At At these high speeds, there is no protective layer between the blade surface and the one on the impact blade form hurled particles.
  • Hardenable compositions of the type mentioned usually consist of a binder, from aggregates and from a liquid, in general water. In the case of concrete it is with the binder around cement. Sand is used as an aggregate used, however, partially or completely by Substitutes, such as ground rubble, are replaced can.
  • a disintegrator is known from EP-A-48 012, which can be used for the production of concrete. Through this known Disintegrator can with the same strength Cement portion of the concrete can be reduced.
  • AT-B-395 295 was an activator for mixing, crushing or the like.
  • the work tools run essentially radially from the inner edge to the outer edge of the respective ring washers, the spaces between the washers are sealed.
  • sealing elements for. B. flexible Plates or broom elements, at the radially inner end of the work tools arranged.
  • the size of the disc diameter and their widths, as well as the number of work tools per Disc and speed of rotation must be dependent be coordinated accordingly from the respective application.
  • Coal slurries are slurries of coal dust in Water and / or oil. Such slurries would be very suitable Transport coal in pipelines.
  • the sedimentation effects mentioned above however, prevent permanent provision such mixtures with a sufficiently high carbon content.
  • DE-A-32 20 328 is a disintegrator gas scrubber known, with the gases simultaneously with a washing liquid undergo mechanical treatment.
  • the disintegrator is based on a rotor / stator principle built up, that is, fixed and rotating alternate Row of blades off.
  • the object of the invention is the extent of the activation that can be achieved of the particles and thus the performance of the device as well as increasing the quality of the manufactured products without deteriorate the life of the device.
  • the individual particles are moving at speeds of more than 200 m / s against the blades and mainly hurled against each other and strong impacts exposed. Further investigations have shown that the individual Obtain particles between three and ten collisions. By these impacts occur with solid media in addition to shredding the grains to defects in the crystal lattice and macroscopic Defects that result in an increase in surface area to have. Furthermore, an improved binding of the liquid and solid components of the mixture reached.
  • the impact blades are concave and preferably from at least two substantially flat and there are angled plates.
  • the form is subject to a requirement during operation processing medium on the blades. This edition renewed is constantly protected and protected by the impact of particles the blades themselves largely from erosion and wear.
  • a better radial mass transfer is achieved in that between two adjacent flapping blades of the outermost Blade row a fan blade is arranged. Furthermore, it is advantageous if at the outer end of each beater blade the outermost row of blades on the in the direction of rotation side of the rotor, preferably at a right angle the impact blade connects to a fan blade.
  • Another object of the invention is to provide a method of treatment of several components having solid, liquid or gaseous substances with a device according to the invention to propose.
  • the particles of Fabrics when crossing the outside by at least their width 2%, preferably at least 5% and at most 10% decreasing rows of blades excited with increasing frequency will.
  • This method according to the invention has proven particularly useful in the production of coal dust suspensions, in which as Starting materials water and / or oil and coal dust are used will. Such suspensions are possible with the invention to produce with a high solids content that lasts for a long time Periods are stable.
  • the speed of the rows of blades is between 950 and 2800 rpm. This allows suspensions with special produce a high solids content.
  • This method according to the invention is for various cleaning processes suitable. So a liquid medium, like water or milk of lime, before introducing the gas into the activator be injected into the gas. However, it is also possible to inject such a medium directly into the activator.
  • the invention also encompasses dry processes, such as. the task of finely ground dolomite.
  • the cleaning medium before the injection Solids be one or more of the cleaning medium before the injection Solids added.
  • the cleaning medium before the injection Solids When entering the activator you can these solids in dissolved form or as suspended particles available. Is it about cleaning the Gases around a desulfurization process, as is the case with flue gases is often required, the serving as a carrier medium Lime, dolomite or the like are added. In the activator then in addition to an intimate mixture of all components also an activation and thus an almost complete one Implementation.
  • This process is characterized by its particularly high separation performance out.
  • the suction fan can also be used in power plants omitted.
  • the speed of the Bucket rows is between 900 and 3500 1 / min.
  • Figure 1 an inventive Activator partly in section; the figure 2 a section along line II / II of Fig.1; 3 shows a variant the blade shape and the Fig.4 another embodiment from that.
  • the activator shown in Fig. 1 and 2 consists of two opposing directions moving rotors 1 and 2, whose direction of rotation with the Arrows A and B are indicated. For the sake of simplicity the housing with central inlet and peripheral outlet omitted.
  • Get the processing of the goods to be treated three concentrically arranged rings 3, 4, 5 of impact blades 6.
  • At least that Impact blades 6 of the outer ring 5 are concave, e.g. angled.
  • the base level 7 of this blade is below made an angle ⁇ , as in Fig. 2 he is recognizable from one at the leading edge of the blade Plane 7 extending in the circumferential direction to the tangential plane 7 ' is measured.
  • the two inner rings 3 and 4 are concave Buckets 6 equipped, which consist of two substantially planes Plates 6 'and 6' 'exist.
  • This Edition which is designated with 11, is renewed by the Impact of particles continuously and protects the blades 6 even largely against erosion and wear.
  • the flapping blades are the angled part 6 'or 6' 'shorter than the remaining part 6 '' 'and is preferably the Half or less of the total length of the blades.
  • the angled end pieces 6 ', 6 '' can be on both ends of the part 6 '' 'or only on one End of the same, in the present case preferably on the trailing side Be provided at the end. They are expediently made of hard metal manufactured or occupied and can be replaced to be appropriate. However, it is also made from ceramic or plastic possible. Finally, there is also the possibility the outer edges of the Parts 6 ', 6' 'to be covered with protective strips 10.
  • fan blades 8 can have any shape and for example as Plate, fingers or the like. Are formed. You have the task the flow of the material to be treated from the inside out secure and also on the rotor axis facing Surface of the striking tools a protective layer from the form treating material, no matter how large the angle of attack ⁇ is. This can be used for certain work 15 ° while lying about it for other work, for example 20 to 35 °, may be more advantageous.
  • FIG. 3 shows schematically a section from three successive rings of the activator according to the invention. It is essential that the widths b 1 , b 2 and b 3 of the rings continuously decrease towards the outside by at least 2-5%. However, the maximum width should decrease by 10%. This means: 0.9 b 1 ⁇ b 2nd ⁇ 0.98 b 1 0.9 b 2nd ⁇ b 3rd ⁇ 0.98 b 2nd .

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Behandlung von festen, flüssigen und/oder gasförmigen Stoffen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der GB-A-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 Schlagschaufel 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-48 012 ein Desintegrator bekannt, der zur Herstellung von Beton einsetzbar ist. Durch diesen bekannten Desintegrator kann bei gleichbleibender Festigkeit der Zementanteil des Betons veringert werden.
Durch die AT-B-395 295 wurde ein Aktivator zum Mischen, Zerkleinern oder dgl. bekannt, der vorzugsweise zum Aktivieren von Materialien dient, und mindestens zwei gegensinnig laufende Rotore aufweist, die in konzentrischen Kreisen angeordnete Schlag- bzw. Arbeitswerkzeuge, z.B. Platten oder Schaufeln, aufweisen, die beidseitig an Ringscheiben der Rotore befestigt sind. Dabei verlaufen die Arbeitswerkzeuge im wesentlichen radial vom Innenrand zum Außenrand der jeweiligen Ringscheiben, wobei die Zwischenräume zwischen den Ringscheiben abgedichtet sind. Dazu sind Dichtelemente, z. B. flexible Platten oder Besenelemente, am radial inneren Ende der Arbeitswerkzeuge angeordnet. Die Größe der Scheibendurchmesser und deren Breiten, sowie die Anzahl der Arbeitswerkzeuge pro Scheibe und die Umdrehungsgeschwindigkeiten muß in Abhängigkeit vom jeweiligen Einsatz entsprechend abgestimmt 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 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 erreicht.
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.
Ein weiters Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Behandlung von mehreren Komponenten aufweisenden festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffen mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzuschlagen.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß die Teilchen der Stoffe beim Queren der nach außen hin in ihrer Breite um mindestens 2%, vorzugsweise um mindestens 5% und maximal um 10% abnehmenden Schaufelreihen mit zunehmender Frequenz angeregt werden.
Dadurch lassen sich erhärtbare Masssen aber auch mehrphasige stabile Medien mit hoher Qualität herstellen, aber auch Schadstoffe aus Gasen absorbieren.
Wird dieses Verfahren zur Herstellung von erhärtbaren Massen, insbesondere von Baumaterialien wie Beton, Mörtel und dgl. verwendet, so ist es vorteilhaft, die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 7 vorzusehen.
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.
Dabei läßt sich bei Drehzahlen der Schaufelreihen zwischen 800 und 3000 1/min eine besonders hohe Stofffaktivierung erreichen.
Bei einem Verfahren zur Herstellung von mehrphasigen stabilen Medien wie Emulsionen oder Suspensionen ist es nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorteilhaft, die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 11 vorzusehen.
Dadurch lassen sich sehr stabile Emulsionen und Suspensionen herstellen.
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.
In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn die Drehzahl der Schaufelreihen zwischen 950 und 2800 1/min liegt. Dadurch lassen sich Suspensionen mit besonders hohem Feststoffgehalt herstellen.
Zur Behandlung von Gasen, insbesondere zur Absorbtion von Schadstoffen sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die kennnzeichnenden Merkmale des Anspruches 14 vorgesehen.
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.
Dabei ist es besonders günstig wenn zur Behandlung von Gasen, insbesondere zur Absorbtion von Schadstoffen, die Drehzahl der Schaufelreihen zwischen 900 und 3500 1/min liegt.
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 er kennbar 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 0,9 b2 ≤ b3 ≤ 0,98 b2 .

Claims (17)

  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 gekennzeichnet, 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 gekennzeichnet, 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 gekennzeichnet, 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. Verfahren zur Behandlung ,von mehrere Komponenten aufweisenden festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffen in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen der Stoffe beim Queren der nach außen hin in ihrer Breite um mindestens 2%, (vorzugsweise um mindestens 5%) und maximal um 10% abnehmenden Schaufelreihen (3, 4, 5) mit zunehmender Frequenz angeregt werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6 zur Herstellung von erhärtbaren Massen, insbesondere von Baumaterialien wie Beton, Mörtel und dgl., dadurch gekennzeichnet, daß
    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 in der Vorrichtung 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,
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Zement, Kalk oder Wasserglas verwendet wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Zuschlagstoff Sand, Löß, Bauschutt oder Filterasche eingesetzt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Schaufelreihen (3, 4, 5) zwischen 800 und 3000 1/min beträgt.
  11. Verfahren nach Anspruch 6 zur Herstellung von mehrphasigen stabilen Medien wie Emulsionen oder Suspensionen, 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 Schaufelreihen (3, 4, 5) mit zunehmender Amplitude und mit zunehmender Frequenz angeregt werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsstoffe Wasser und/oder Öl sowie Kohlestaub verwendet werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Schaufelreihen (3, 4, 5) zwischen 950 und 2800 1/min beträgt.
  14. Verfahren nach Anspruch 6 zur Behandlung von Gasen, insbesondere zur Absorbtion von Schadstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß
    ein flüssiges oder staubförmiges Medium in das zu behandelnde Gas eingedüst,
    das Gas samt 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 Schaufelreihen (3, 4, 5) mit zunehmender Amplitude und zunehmender Frequenz angeregt, und
    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.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Schaufelreihen (3, 4, 5) zwischen 900 und 3500 1/min beträgt.
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