EP1243339B1 - Verfahren zur selektiven Abtrennung von Partikeln aus einer Suspension - Google Patents

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EP1243339B1
EP1243339B1 EP02004850A EP02004850A EP1243339B1 EP 1243339 B1 EP1243339 B1 EP 1243339B1 EP 02004850 A EP02004850 A EP 02004850A EP 02004850 A EP02004850 A EP 02004850A EP 1243339 B1 EP1243339 B1 EP 1243339B1
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fragmentation
fragmented
process liquid
basket
shock wave
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Wolfram Edinger
Volker Neubert
Christoph Dr. Schultheiss
Ralf Strässner
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Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
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Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00—Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/18—Use of auxiliary physical effects, e.g. ultrasonic waves or irradiation, for disintegrating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B02C19/18—Use of auxiliary physical effects, e.g. ultrasonic waves or irradiation, for disintegrating
    • B02C2019/183—Crushing by discharge of high electrical energy

Definitions

  • the invention relates to a shock wave generating fragmenting device with a suction device. Particles with at most The target grain size will be selectively from a suspension separated.
  • a method and a device is known known, mineral particles in a liquid in suspension to keep.
  • the latter ends in a centrifuge separator, in which a first rough separation takes place, wherein the coarse fractions are returned to the shredder and the fines a subsequent, second centrifugal separator be supplied.
  • the coarse shares from there are also fed back to the crusher, the fines one Container for collecting the same, the final product. It will the colloid fed to an evaporator and from there finally Dried into a silo.
  • the shredding will carried out with purely grind-like process
  • the filled in the reaction vessel, in the process fluid sinking Fragmentiergut is in the reaction space between the tip of the high voltage electrode and the bottom of the vessel the electrical discharges of a capacitive energy memory exposed and smashed. From a certain grain size are fractional parts by the discharge or the Shock wave in a row in the process fluid whirled up and distributed in it. It creates a kind of suspension. Not aspirated Fractions on the other hand, decline again and become again exposed to the discharge and thus the further fragmentation.
  • the basket at the end of the suction device, which is in the process fluid protrudes, and the mesh surrounding the basket are made of a tough, shockwave resistant material.
  • the Mesh size of the fabric determines up to which grain size be sucked in the process liquid floating particles. Particles with overlying grain size, oversize, become held in the process fluid and through the basket incoming shockwave and its dissolving effect again in forced back the fragmentation volume to the subsequent smashing operation to be suspended again.
  • the mesh fabric on the one hand from an electrically conductive Fabric such as stainless steel (claim 2), which, as required on the mechanical stress is also chemically resistant to the Process liquid and the substances dissolved therein, or from a Dielectric fabrics such as high-strength plastics with even such mechanically and chemically resistant properties.
  • an electrically conductive Fabric such as stainless steel (claim 2), which, as required on the mechanical stress is also chemically resistant to the Process liquid and the substances dissolved therein, or from a Dielectric fabrics such as high-strength plastics with even such mechanically and chemically resistant properties.
  • a Fragmentierstrom is outlined, whose Smashing device according to the principle of electrical Discharge of a capacitive energy storage, the FRANKA principle for example, works.
  • the drawing shows in her figure 1 the electrodynamic fragmentation in principle and in Figure 2 shows the reaction vessel during the process.
  • the reaction vessel ( Figure 2) is partially with process fluid filled, which here is water, because e.g. such substances as Ceramics, glass and minerals should be fragmented.
  • process fluid here is water, because e.g. such substances as Ceramics, glass and minerals should be fragmented.
  • the high voltage electrode is with an insulation sheathed so that only from the area of their tip the discharges take place towards the bottom of the reaction vessel.
  • the soil is here curved, approximately spherical, so that the Process material accumulates there and exposed to discharge safely is.
  • the suction device at its beginning is caused by the unloading Shock wave in the process liquid shaken and from the on freed its network fragments, which then in the discharge volume sink back to the next discharge again to be exposed to fragmentation.
  • the Absaugkorb sits at the end of the suction device (claim 2), in which the aspirated from the process liquid suspension is transported to the inlet into the sediment tray. The Particles settle there on the ground, and those of suspended matter liberated process liquid is finally returned to the reaction vessel fed.

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Description

Die Erfindung betrifft eine schockwellenerzeugende Fragmentiereinrichtung mit einer Absaugeinrichtung. Partikel mit höchstens der Zielkorngröße werden daraus selektiv aus einer Suspension abgetrennt.
In herkömmlichen Einrichtungen zum Zerkleinern, wie Backenbrecher, Prallbrecher, und Mahlen, wie Wälzmühlen und Schlagmühlen, können zerkleinerte Partikel nach Erreichen der vorgesehenen Grenzkorngröße nicht ohne weiteres aus der Suspension abgesaugt werden, weil beim Absaugen die Partikel die Siebgewebe zusetzen und verstopfen.
Aus der FR-A 1 169 141 ist ein Verfahren und eine Einrichtung bekannt, mineralische Partikel in einer Flüssigkeit in Suspension zu halten. Hierzu ist ein Zerkleinerer mit einem Mischbrecher in Reihe geschaltet. Letzterer mündet in eine Zentrifugentrenner, in dem eine erste Grobtrennung erfolgt, wobei die Grobanteile in den Zerkleinerer zurückgeführt werden und die Feinanteile einem nachfolgenden, zweiten Zentrifugentrenner zugeführt werden. Die Grobanteile von dort werden ebenfalls wieder dem Zerkleinerer zugeführt, die Feinanteile einem Behälter zum Auffangen derselben, dem Endprodukt. Daraus wird das Kolloid einem Verdampfer zugeführt und von dort schließlich getrocknet in einen Silo geleitet. Die Zerkleinerung wird mit rein mahlartigen Verfahren durchgeführt
Bekannt sind Fragmentieranlagen, in denen über stromstarke Entladungen in einer Prozessflüssigkeit Schockwellen entlang den Entladungskanälen an dem zu fragmentierenden Gut entlang erzeugt werden, die dann auf das zu fragmentierende Gut, von außen schlagend, einwirken.
Eine energetisch optimierte Art der Fragmentierung wird in der DE 195 34 232 beschrieben. In ihr wird zu zertrümmerndes Gut gemäß dem erläuterten Prinzip FRANKA elektrischen Entladungen eines kapazitiven Speichers ausgesetzt, und zwar derart, dass durch die elektrischen Entladungen in den Entladungskanälen von der Hochspannungselektrodenspitze bis zum elektrisch leitenden Bodenbereich Schockwellen erzeugt werden, die auf die Umgebung belastend einwirken und dementsprechend konstruktive Maßnahmen für einen technisch brauchbaren Dauerbetrieb verlangen.
Das in das Reaktionsgefäß eingefüllte, in der Prozessflüssigkeit absinkende Fragmentiergut wird im Reaktionsraum zwischen der Spitze der Hochspannungselektrode und dem Boden des Gefäßes den elektrischen Entladungen eines kapazitiven Energie speichers ausgesetzt und zertrümmert. Ab einer gewissen Korngröße werden Fraktionenteile durch die Entladung bzw. die Schockwelle in Folge in der Prozeßflüssigkeit aufgewirbelt und darin verteilt. Es entsteht eine Art Suspension. Nicht abgesaugte Fraktionsteile hingegen, sinken wieder ab und werden erneut der Entladung und damit der weiteren Zertrümmerung ausgesetzt.
Entsprechend der Zuführung von zu zertrümmerndem Gut muss das fragmentierte Gut abgesogen werden. Für die weitere Prozessierung des fragmentierten Gutes ist es von Wichtigkeit, daß das Gut in Korngrößenbereiche aufgeteilt werden kann, ähnlich wie Kies bzw. sand von Kieswerken.
Hieraus ergibt sich die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, nämlich eine Absaugvorrichtung in die Prozessflüssigkeit zu hängen, mit der während des Prozessierens ständig bis zu maximal vorgegebenen Korngröße fragmentiertes Gut abgesogen werden kann.
Die Aufgabe wird durch eine Absaugvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und seiner kennzeichnenden Merkmale gelöst.
Der Korb am Ende der Absaugvorrichtung, die in die Prozessflüssigkeit ragt, und das den Korb umhüllende Maschengewebe sind aus einem zähen, schockwellenresistenten Material. Die Maschenweite des Gewebes legt fest, bis zu welcher Korngröße in der Prozessflüssigkeit schwebende Partikel abgesaugt werden. Partikel mit darüber liegender Korngröße, Überkorn, werden in der Prozessflüssigkeit gehalten und durch die am Korb ankommende Schockwelle und deren loslösender Wirkung erneut in das Fragmentiervolumen zurückgezwungen, um dem folgenden Zertrümmerungsvorgang erneut ausgesetzt zu werden.
Je nach Prozessgut und dazu geeigneter Prozessflüssigkeit ist das Maschengewebe einerseits aus einem elektrisch leitfähigem Gewebe wie Edelstahl (Anspruch 2), das, wie gefordert über die mechanische Belastung hinaus chemisch resistent ist gegen die Prozessflüssigkeit und der darin gelösten Stoffe, oder aus einem dielektrischen Gewebe wie hochzähe Kunststoffe mit eben solchen mechanisch und chemisch resistenten Eigenschaften.
Da solche Absaugkörbe schnell austauschbar sind und durch Absaugkörbe mit anderer umgebender Maschenweite am Absaugkorb ersetzt werden können, ist die Erzeugung schmalbandiger Korngrößenschüttungen leicht erzielbar. Bei jeder Stoßwellenerzeugung findet stets auch ein Freiklopfen des den Absaugkorb umgebenden Gitters statt. Dadurch erst ist ein kontinuierlicher Betrieb einer solchen Fragmentieranlage möglich, der nicht durch eine besondere Reinigungsphase unterbrochen werden muß.
In der Zeichnung ist eine Fragmentieranlage skizziert, deren Zertrümmerungseinrichtung nach dem Prinzip der elektrischen Entladung eines kapazitiven Energiespeichers, dem FRANKA-Prinzip beispielsweise, arbeitet. Die Zeichnung zeigt in ihrer Figur 1 die elektrodynamische Fragmentierung im Prinzip und in ihrer Figur 2 den Reaktionsbehälter während des Prozesses.
Das Reaktionsgefäß (Figur 2) ist teilweise mit Prozessflüssigkeit gefüllt, die hier Wasser ist, weil z.B. solche Stoffe wie Keramik, Glas und Minerale fragmentiert werden sollen. In die Flüssigkeit ragt die Hochspannungselektrode entlang der Gefäßachse und hält mit ihrer freien Stirn einen vorgegebenen Abstand zum Boden des Gefäß. Die Hochspannungselektrode ist mit einer Isolation ummantelt, damit nur vom Bereich ihrer Spitze die Entladungen zum Boden des Reaktionsgefäßes hin erfolgen. Der Boden ist hier gekrümmt, etwa kugelförmig, so daß sich das Prozessgut dort ansammelt und sicher der Entladung ausgesetzt ist.
Die zu fragmentierenden, zunächst noch mehr oder weniger großvolumigen Festkörpersubstanzen werden über eine Zuleitung unter Beimengung von Wasser in das Reaktionsgefäß geschüttet (Figur 1), sinken darin ab und sind im eigentlichen Prozessvolumen, dem Bereich zwischen Elektrodenspitze und Gefäßboden, der dort stattfindenden Entladung ausgesetzt. Nach dem FRANKA-Prinzip (siehe DE 195 34 232) werden die zu fragmentierenden Stücke durch die Entladungswege durch sie hindurch einerseits explodiert und andrerseits durch Schockwelleneinwirkung zerschlagen. Die dabei von diesen Stromkanälen ausgehende Schockwelle breitet sich in die Umgebung aus und schlägt auf die Körper in ihrem Ausbreitungsweg ein. Die Entladungsfreuquenz wird durch die Aufladezeit für die Kondensatorbank nach oben begrenzt, ist aber darunter mit bekannten technischen Mitteln beliebig einstellbar. In einem Prototypversuch wurde beispielsweise mit einer Entladefrequenz von 10 Hz gefahren.
Die Absaugvorrichtung an ihrem Beginn, insbesondere der Saugkorb dort, wird durch die bei der Entladung entstehende Schockwelle in der Prozessflüssigkeit gerüttelt und von den an seinem Netz haftende Fragmente befreit, die dann in das Entladevolumen zurücksinken, um mit der folgenden Entladung erneut der Fragmentierung ausgesetzt zu werden.
Die Absaugkorb sitzt am Ende der Absaugvorrichtung (Anspruch 2), in dem die aus der Prozessflüssigkeit angesaugte Suspension zum Einlauf in die Sedimentwanne transportiert wird. Die Partikel setzen sich dort am Boden ab, und die von Schwebstoffen befreite Prozeßflüssigkeit wird schließlich wieder dem Reaktionsgefäß zugeführt.
Bezugszeichenliste :
1.
Absaugeinrichtung
2.
Reaktionsgefäß
3.
Prozessflüssigkeit
4.
zu fragmentierendes Gut
5.
fragmentiertes Gut
6.
Absaugkorb
7.
Sedimentierwanne
8.
Leitungssystem mit Förderpumpen

Claims (3)

  1. Schockwellenerzeugende Fragmentiereinrichtung mit einer Absaugeinrichtung zum Absaugen fragmentierten Gutes (5), bestehend aus:
    aus einem Reaktionsgefäß (2), das bis zu einem vorgegebenen Niveau mit einer Prozessflüssigkeit (3) gefüllt ist, in die zu fragmentierendes Gut (4) eingeleitet wird und einem pulsförmigem Zertrümmerungsvorgang darin mindestens einmal ausgesetzt ist, um danach als in der Prozessflüssigkeit (3) aufgewirbeltes, fragmentiertes Gut (5) daraus über eine Absaugeinrichtung (1) vorrichtung abgesogen zu werden, dadurch gekennzeichnet, dass
    die Absaugeinrichtung (1) im Reaktionsgefäß (2) an ihrem Endbereich von einem Maschengewebe umhüllten Absaugkorb umgeben ist, wobei die Maschenweite der maximal abzusaugenden Korngröße, dem Unterkorn, entspricht, der Korb und das Maschengewebe aus einem zähen, schockwellenresistenten Material sind, welches Fragmente darüber liegender Korngröße, das Überkorn, am Durchkommen hindert, wodurch die dann durch die Einwirkung der dort auftreffenden Schockwelle erneut in das Fragmentiervolumen zurücksinken und dem folgenden Zertrümmerungsvorgang erneut ausgesetzt werden.
  2. Fragmentiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Maschengewebe aus elektrisch leitfähigem Material und chemisch inert gegenüber der Prozessflüssigkeit (3) ist.
  3. Fragmentiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Maschengewebe aus dielektrischem Material und chemisch inert gegenüber der Prozessflüssigkeit (3) ist.
EP02004850A 2001-03-24 2002-03-04 Verfahren zur selektiven Abtrennung von Partikeln aus einer Suspension Expired - Lifetime EP1243339B1 (de)

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