NO328352B1 - Totrinns findelings- og dehydreringssystem - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører findelings- eller desintegreringssystemer, særlig et lukket totrinns findelings- og dehydreringssystem. Mer spesifikt vedrører oppfinnelsen et totrinnssystem som angitt i ingressen til krav 1.

Innretninger for findeling og dehydrering er kjent. Det skal eksempelvis vises til US patent 5.236.132 og US patent 5.598.979. Slike tidligere kjente findelings- og dehydreringsinnretninger innbefatter et syklonkammer montert på toppen av et konisk legeme, en regulerbar koaksial hylse for innføring av materialet som skal behandles, et spjeld for redusering av luftstrømmen gjennom hylsen og en vifte. En mateenhet er anordnet mellom viften og kammeret og materialet kan også innføres i kammeret gjennom den koaksiale hylse. Behandlet materiale kan avleveres på en transportør, til et pneumatisk transportsystem, eller samles opp i en åpen beholder. Slike syklon-findelingsinnretninger egner seg for behandling av materialer så som mineraler, planter, næringsmiddelprodukter, resirkulerbare materialer og jord.

De kan benyttes for pulverisering og separering av slike malmer som eksempelvis gull, sølv, kobber, kaolin, som utvinnes fra bergformasjoner som har en annen tetthet eller struktur enn malmen. De kan også benyttes for pulverisering og dehydrering av materialer så som gips, flyaske, ovnsslagg, kull, koks, fosfater og restprodukter fra raffinerings- og destillasjonsprosesser, herunder animalske skjell og skalldyr såvel som ben, diatomjord og jordstrukturer. De kan benyttes for pulveirsering, dehydrering og preservering av næringsmiddelprodukter så som korn og kornkomponenter så som gluten og for fraksjonering av stivelsesproteinmatrisen, så vel som for øking av lipid-eller fiberinnholdet for videre behandling eller avfetting. De kan benyttes for fragmentering og dehydrering av fibrøse næringsmidler så som gulrøtter, epler, bønner og spinat og for pulverisering og dehydrering av lignocellulose-biomasser så som trevirke, tang, strå, torv, avfallspapir og animalsk avfall. Slike findelings-/dehydrator-syklonenheter kan også benyttes for resirkulering av pulverisert glass, metall, plast og organiske materialer, slik at slike komponenter kan sorteres mekanisk og separeres. Enhetene kan også benyttes for pulverisering og dehydrering av jord og for separering av jord fra sten, aske, boron, hydrokarboner og andre kontaminanter, enten alene eller i kombinasjon med vaskeprosesser, termiske, biologiske eller andre behandlingsprosesser.

Imidlertid har de tidligere kjente findelings-/dehydreringssystemer og -fremgangsmåter ikke vist seg særlig godt egnet for behandling av klebrige materialer, så som jord som er kontaminert av petroleum eller andre kjemiske avfall eller animalske avfall. Slike systemer og fremgangsmåter har heller ikke vist seg særlig godt egnet for tilveiebringelse av partikler med en bestemt størrelse og et bestemt fuktighetsinnhold eller for preparering av jevne homogene blandinger med varige forutbestemte fuktighetsnivåer.

Foreliggende oppfinnelse overvinner de foran nevnte problemer og tilveiebringer et sterkt forbedret totrinns findelings- og dehydreringssystem som er effektivt, miljøvennlig og som er særlig godt egnet for behandling av væske eller klebrige materialer, for oppnåelse av en bestemt partikkelstørrelse og et bestemt fuktighetsinnhold.

Systemet innbefatter et par sykloninnretninger for findeling og dehydrering. Det er anordnet innsprøytingsåpninger for innsprøyting av klebrige substanser direkte i lavtrykksområder i hver konus. Den sekundære syklon er forsynt med en nedre utgangsåpning. En enkelt vifte er koblet til syklonstrukturene for dannelse av en luftstrømkrets fra den primære konusbunn og til den sekundære konustopp og fra den sekundære konustopp til den primære konustopp. Luftstrømmen for føring av materialet mellom konusene styres med en tilbakemelding fra fuktighet- og partikkelstørrelse-overvåkingsinnretninger i en oppsamlingsenhet som er koblet til den sekundære konus.

Systemet i henhold til oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i karakteristikken til krav 1 angitte trekk.

Fordelaktige utførelsesformer av oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige krav.

Hensikter og fordeler med oppfinnelsen vil gå frem av den etterfølgende beskrivelse i forbindelse med tegningene, som viser noen utførelsesformer av oppfinnelsen.

På tegningene viser

Figur 1 et delvis gjennomskåret oppriss av en findelings-dehydreringsinnretning ifølge oppfinnelsen,

Figur 2 et utsnitt av innretningen i figur 1, og viser et spjeld,

Figur 3 et toppriss av spjeldet i figur 2,

Figur 4 et toppriss av en materialinnmatingsventil som er koblet til en vifte og en manifold i innretningen,

Figur 5 et forstørret snitt i hovedsaken etter linjen 5-5 i figur 3,

Figur 6 et forstørret snitt etter linjen 6-6 i figur 1, og viser en venturimekanisme,

Figur 7 et topputsnitt av en slusemekanisme i innretningen, delvis gjennomskåret, etter linjen 7-7 i figur 5,

Figur 8 et forstørret utsnitt av en dyse i innretningen i figur 1, etter linjen 8-8,

Figur 9 et oppriss av en første utførelsesform av et lukket findelings- og dehydreringssystem ifølge oppfinnelsen, med en materialinnføringsinnretning,

Figur 10 et forstørret snitt, i hovedsaken etter linjen 10-10 i figur 9,

Figur 11 et sideriss av en første utførelsesform av et lukket findelings- og dehydreringssystem ifølge oppfinnelsen, Figur 12 et skjematisk sideriss av en annen utførelsesform, innbefattende et totrinns findelings- og dehydreringssystem ifølge oppfinnelsen, Figur 13 et sideutsnitt av en del av en ledning i figur 12, og viser luftstrømmen gjennom en venturimekanisme,

Figur 14 viser et skjematisk toppriss av den i figur 3 viste venturimekanisme, og

Figur 15 et skjematisk sideriss av en opprivings/tørkeinnretning klar for levering åv opprevet materiale til en primær luftsluse i utførelsen i figur 12.

I det etterfølgende er utførelseseksempler av oppfinnelsen forklart nærmere i detalj, men disse utførelseseksempler er bare ment som sådan, og kan varieres på ulike måter. De spesifikke strukturelle og funksjonelle detaljer som er vist, skal derfor ikke tolkes som begrensende, men bare som en basis for kravene og som en representativ basis for fagmannen for utøvelse av oppfinnelsen i så godt som alle egnede strukturer.

En mer gradientkraft-arbeidende findelings/dehydreringsinnretning 1 for findeling av ulike typer materialer som har ulike størrelser og varierende fysikalske karakteristika, utformet ifølge foreliggende oppfinnelse, er vist i figurene 1-8. Innretningen 1 innbefatter et sylindrisk kammer 3, et legeme 5, trykkmidler så som en vifte 7 og en kanal 9, lufthastighetsøkende midler så som en venturimekanisme 11, en materialinnføirngsinnretning 13 for innføring av materialer som skal findeles i innretningen 1, midler for styring av findelingen og materialgrovheten, så som en hylse 15 i samvirke med et spjeld 17, og en gravitasjon-utleveringsinnretning 19 hvor graviteten benyttes for utføring av findelt materiale fra innretningen 1.

Det sylindriske kammer 3 har en lukket, ringformet topp 21 med en sentral åpning 22, en lukket side 23, en åpen bunn 25 og en i hovedsaken vertikalt orientert akse AA, som vist i figur 1.

Legemet 5 har en omvendt, konisk tilformet kavitet 27 hvis basisdimensjon i hovedsaken er lik kammerets 3 innvendige dimensjon. Legemet 5 har en avkortet konisk nedre ende 29 og en i hovedsaken vertikalt orientert akse som i hovedsaken er kolineær med kammerets 3 akse. Legemet 5 er forbundet med og opphengt i hovedsaken under kammeret 3. For noen formål kan legemet 5 ha en eller flere fjernbare dyser 31. Når disse fjernes, får det koniske legemet 5 en større avkorting. Fortrinnsvis har den koniske kavitet 27 en kjeglevinkel 32, se figur 5, innenfor området 28° til 42°. Mer særskilt kan kaviteten 27 ha en kjeglevinkel på ca. 36°.

Viften 7, eksempelvis en Model 602A Pressure Blower fra Garden City Fan & Blower Company, tilveiebringer luft i et stort volum og med høy hastighet. En fagmann vil forstå at viften 7 kan drives elektrisk, med en bensinmotor eller med andre drivmidler. Kanal 9 innbefatter en manifold 33 for tilkobling av viften 7 til kammeret 3. I en utførelsesform av oppfinnelsen har manifolden 33 dimensjonene: bredde 16,5 cm og høyde 23 cm. Med et statisk trykk på ca. 7,5 til 387 cm kan det dreie seg om en luftstrøm på ca. 28 til 2250 mVmin.

Manifolden 33 er forbundet med kammeret slik at luften føres i hovedsaken tangensielt inn i kammeret 3. Under hensyntagen til naturkreftene innføres luften på kammerets 3 venstre side (nordlige halvkule) slik at luften vil gå i spiralform med urviseren i retning nedover.

Venturimekanismen 11 innbefatter et par motliggende, krummede sideveggplater 34 som er slik avstandsplassert inne i manifolden 33 at det mellom dem dannes en strupe 35. I en utførelsesform av oppfinnelsen har strupen 35 en bredde på ca. 9 cm. Venturimekanismen 11 er i hovedsaken anordnet nært inntil kammeret 3.

Materialinnføringsinnretningen 13 kan innbefatte en ventil 37, eksempelvis Model VJ8x6 Airlock Valve, fra Kice Industries, Inc. En inngangsåpning 39 i ventilen 37 er forbundet med viften 7 ved hjelp av en oppstrøms plassert ledning 41, slik at en del av trykkluften fra viften 7 til kammeret 3 går gjennom ventilen 37. En utgangsåpning 43 i ventilen 37 er forbundet med manifolden 30 ved hjelp av en nedstrøms anordnet ledning 45, slik at det materialet som findeles og dehydreres i innretningen 1 i hovedsaken vil rettes inn i manifolden 33, enten ved eller nedstrøms venturimekanismen 11. En beholder 47 er montert på ventilen 37, slik at materialet som skal findeles, blir matet under utnyttelse av tyngdekraften inn i ventilen 37.

Hylsen 15 er i hovedsaken sylindrisk og har en ytre diameter som er litt mindre enn dimensjonene til åpningen 22. Hylsen 15 strekker seg aksialt gjennom kammeret 3 og ned i den underliggende kavitet 27. Hylsen 15 har en konisk avkortet flens 49 som har en åpen nedre ende 51.

Løftemiddel, så som et par jekker 53, er anordnet diametralt relativt hylsen 51 og i hovedsaken over kammeret 3. Disse løftemidler tjener til aksial innregulering av hylsen 15 i forhold til kammeret 3 og kaviteten 27.

Spjeldet 17 er beregnet til selektiv begrensning av luftstrømmen gjennom hylsen 7, fra kaviteten 27 og til den omgivende atmosfære, som antydet med pilene 54 i figur 1. Spjeldet 17 er skrudd på en vertikalt orientert gjengestang 55, som på sin side er opphengt i en brakett 57 tilknyttet hylsen 15, se figurene 1 og 2, slik at spjeldet 17 kan stilles inn mot og fra hylsen 15. Fortrinnsvis er spjeldet '17 utformet som en omvendt konus. I en utførelsesform av oppfinnelsen kan det koniske spjeld 17 ha en kjeglevinkel på ca. 70°.

Spjeldet 17 har åpninger 59 ved sin nedre ende. Det er anordnet en slusemekanisme 61 for selektiv åpning og lukking av åpningene 59 slik at en valgt materialmengde kan gå gjennom åpningene. Et utløpsrør 63 er løsbart forbundet med spjeldet 17, slik at materialet som faller ned gjennom åpningene 59, faller direkte ned i kaviteten 27.

I en utførelsesform av oppfinnelsen innbefatter innretningen 1 turbulensfremmende midler innbefattende et antall ribber 65. Hver slik ribbe 65 har i hovedsaken en avlang form, en lengde omtrent lik kammerets 3 aksiale lengde, og har en oppruet overflate. Ribbene 65 er innbyrdes avstandsplassert og anordnet innbyrdes parallelt langs kammerets 3 innside. Det er anordnet en ramme 67 for holding av innretningens 1 ulike deler i deres relative stillinger og for en eventuell montering på et kjøretøy (ikke vist).

I en utførelsesform av oppfinnelsen aktiveres viften slik at luften med stort volum og høy hastighet innføres i hovedsaken tangensielt i kammeret 3, idet luften trykksettes tydeligere som følge av syklonvirkningen i kammeret 3 og kaviteten 27. Som følge av de sentrifugalkrefter som virker i syklonen, vil trykket nær kavitetens 27 ytre ekstrimitet være vesentlig større enn atmosfæretrykket mens trykket nær kavitetens akse vil være lavere enn atmosfæretrykket.

En profillinje, angitt med den stiplede linje 69 i figur 5, antyder den omtrentlige grense mellom det området i kaviteten 27 hvor trykket er over atmosfæretrykket og det området i kaviteten 27 hvor trykket er lavere enn atmosfæretrykket. Trykkgradient- og korioliskrefter og kollisjonssamvirket mellom partikler i den trykksatte høyhastighetsluft i syklonen vil ha en kraftig ødeleggende virkning på den fysikalske partikkelstruktur, slik at partiklene findeles og også i hovedsaken dehydreres.

Når hylsen 15 senkes ved hjelp av jekkene 53, som antydet med de stiplede linjer 70 i figur 1, vil profillinjen 69 bevege seg radielt utover og gi større syklonhastigheter og kraftgradienter. En vertikal innstilling av hylsen 15 muliggjør således en tilpassing av innretningen 1 til materialer med et bredt spekter av ulike fysikalske karakteristika.

Jo lavere hylsen 15 er plassert i kaviteten 27, desto høyere vil materialet distribueres i kavitetens 27 syklonmiljø. Jo mindre hylsens 25 relative avstand er, desto større vil syklonvirkningen i kaviteten være, og desto større vil sannsynligvis også sugevirkningen nær spissen eller senteret av den åpne ende 29 være, som antydet med pilen 71 i figur 8, hvorved de i hovedsaken vertikale, resonante svingemønstre i luftstrømmen som inneholder det materialet som findeles, blir mer voldsom og derved påvirker grovheten til det findelte materialet. I noen tilfeller og utførelsesformer av innretningen 1 kan den med pilen 71 antydede utluftstrøm være av nominell art.

På lignende måte vil en innstilling av spjeldet 17 relativt hylsen 15, med påvirkning av det luftvolum som tillates å gå ut fra kavitetens 27 sentrale lavtrykksområde og til atmosfæren, påvirke syklonhastighetene, kreftegradientene og de vertikale svingninger, når innretningen 1 innstilles for håndtering av ulike materialvolumer.

Gjennomgangsmengden for materialet styres ved innstilling av den mengde og måte som materialet mates inn i innretningen 1 med. Dersom materialet både skal findeles og dehydreres, mates materialet i hovedsaken inn i innretningen 1 gjennom ventilen 37. I et slikt tilfelle kan slusemekanismen 61 benyttes som en finstyring i forbindelse med en grovere innstilling av selve spjeldet 17 i forhold til hylsen 15.

Er materialet relativt fint, som eksempelvis hvete o.l., og skal det sterkt findeles med bare en minimal dehydrering, kan materialet mates inn i innretningen 1 med spjeldet 17 og slusemekanismen 61 i samvirke med åpningene 59. I et slikt tilfelle vil materialet falle ned gjennom åpningene 59 og falle videre ned gjennom utløpsrøret 63, som har en bøy 63 som styrer materialet direkte inn i kavitetens 27 høytrykksområde.

Under findelingen av materialet vil finere partikler ha eh tendens til å gå mot kavitetens 27 koniske perimeter, som antydet med henvisningstallet 75 i figur 8. Når disse finere partikler samler seg, vil de få en tendens til å bevege seg nedover mot den åpne nedre ende 29, hvor partiklene går ut fra innretningen 1, hjulpet av den ringformede luftlekkasje som skjer fra høytrykksområdet langs omkretsen til kaviteten 27, som indikert med pilene 77 i figur 8. Mates materialet kontinuerlig inn i innretningen 1, oppnås en kontinuerlig gjennomgang av materialet som findeles.

Ved selektivt å bruke innretningen 1 med og uten dysen 31, kan et større størrelsesområde og flere materialtyper samt større gjennomgangsmengder oppnås med en og samme innretning 1.

En beholder, et transportbelte eller et annet egnet arrangement (ikke vist) under den nedre ende 29 mottar det findelte materialet når det faller ned fra innretningen 1.

Figur 9,10 og 11 viser et lukket findelings- og dehydreringssystem 100 som innbefatter en primær findelings/dehydreringsinnretning 101 som i hovedsaken er lik den foran beskrevne findelings/dehydreringsinnretning 1. Nummerering og beskrivelse av allerede beskrevne felleselementer vil derfor ikke bli gjentatt. De elementer som er beskrevet, er nummerert som i figurene 1 - 8, i en 100 serie.

Systemet 100 innbefatter også en sekundær findelings/dehydreringsinnretning 179, en ledning 181 som kobler primær- og sekundærenhetene sammen, et oppfangingssystem 183, en trykkutligningsstruktur 185, et filtreringssystem 187 og en støyreduseringsmekanisme 189.

Primær- og sekundærenhetene 101,179 har en materialinnføringsåpning 91 ved legemets 105 nedre del, i hovedsaken nær syklonens lavtrykkssone. Som best vist i figur 10, danner åpningen 191 og legemet 105 en mellomliggende spiss vinkel 103, slik at væske eller klebrige materialer kan innføres direkte i lavtrykkssonen under påvirkning av tyngdekraft og undertrykk. I lavtrykkssonen vil produktet med en gang omgis av luft og bli trukket oppover og inn i kammeret 103. På denne måten eliminerer man de fastkakingsproblemer som man kjenner fra før i forbindelse med behandling av væske og klebrige materialer.

I visse foretrukne utførelsesformer kan en ekstrudeirnnretning kobles til åpningen 101 for styrt innføring av væske eller klebrig materiale. De indre flater i legemet 105 kan være belagt med et "no-stick"-materiale, så som fluorkarbonpolymer, for derved ytterligere å hindre at materiale hefter seg til legemets indre flater.

En jekk 194 er koblet til spjeldstangen 155 for å muliggjøre fjerninnstilling av spjeldet 117. Jekken 194 kan opereres manuelt, eller det kan benyttes en hydraulisk arbeidssylinder eller en elektrisk skrueaktuator. I visse foretrukne utførelsesformer kan både hylsejekkene 153 såvel som systemet 100 være forsynt med en eller flere trykkfølere i kamrene 103 for derved å muliggjøre en computer-styrt drift.

En ledning 181 kobler primær- og sekundærenhetene 101,179 sammen. Ledningen 181 passer over hylsen 115 og spjeldet 117 i den primære findelings/dehydratorenhet, på en tett måte, og strekker seg i hovedsaken horisontalt for sidetilkobling med kammeret 103 i sekundærenheten 179. Luftstrømmen gjennom ledningen 181 og inn i kammeret 103 vil være i hovedsaken tangensial som foran beskrevet. En lignende ledning 102 kobler den sekundære findeling/dehydreringsenhet 179 til filtreringsinnretningen 187.

Ledningen 181 danner en albu i området i hovedsaken over findelings/dehydreringsinnretningen 101 og der er det anordnet en materialinnføirngsinnretning 195, vist skjematisk i figur 9. Innretningen 195 innbefatter en beholder 197 som muliggjør gravitasjonsmating av materialet ned gjennom hylsen 115 og inn i kammeret 103. Innretningen kan også være forsynt med en luftsluse 199. På lignende måte har ledningen 182 en albu over findelings/dehydreringsinnretningen 179. Også her er det anordnet en materialinnføringsinnretning 201, med en beholder (ikke vist) og en luftsluse 203. I hovedsaken er den sekundære findelings/dehydreringsinnretning 179, ledningen 181 koblet til en materialinnføringsinnretning 205, som innbefatter en luftsluse 207 og en beholder 209.

Ledningene 181,182 kan være av platemetall eller i form av rustfrie rør når det dreier seg om behandling av næringsmidler. I særlig foretrukne utførelser er ledningene i form av fleksible ribberør, som muliggjør lett håndtering og demontering, slik at systemet blir transporterbart. Luftslusen 207 kan drives elektrisk eller hydraulisk når viften 107 drives med fossilt brensel.

Oppfølgingssystemet 183 innbefatter et par i hovedsaken sylindrisk-koniske oppsamlingsenheter 211,213. Primærenheten 211 er tett sammenkoblet med findelings/dehydreringsenhetens nedre ende 129. En ledning 215 kobler den sekundære enhet 179 til oppsamlingsenheten 213. Det koniske parti i hver enhet kan være forsynt med en luftsluse (ikke vist) for derved å muliggjøre ytterligere behandling av det findelte og dehydrerte materialet. Oppsamlingsenhetene 211,213 har materialuttaksåpninger 217,219. Hver av disse kan sammenkobles med en skrue eljer sugeinnretning (ikke vist) for uttak av behandlet materiale.

Trykkutligningssystemet 185 innbefatter en ledning 221 og et par styreventiler 223, 225. Ledningens 221 ene ende er koblet til vifteenhetens 107 inntaksside, og den andre enden deler seg og er koblet til den respektive øvre del av hver oppsamlingsenhet 211, 213.

Filtreringssystemet 187 innbefatter et par filtre 227,229. Luft trekkes gjennom filteret 227, inn i ledningen 228, gjennom viften 107 og ut gjennom den sekundære enhet 179 og videre til atmosfæren gjennom filteret 229. Filtrene 227,229 kan være i form av fibere, kull eller andre egnede materialer. De kan være elektrostatiske for jordbehandling, eller være beregnet for fjerning av ozon eller andre gasser. Når systemet benyttes for behandling av næringsmidler så som hvete o.l., bør filtermaterialet være i stand til å holde igjen muggsporer. I foretrukne utførelseseksempler innbefatter hvert filter 227, 229 et rom eller et "posehus".

Viftens 107 inntaksdel er koblet til en støyreduksjonsmekanisme 189, vist i figur 11 og innbefattende en demper 233. Demperen 233 demper den støy som tilveiebringes av høyhastighet-luftstrømmen gjennom vifteinntaket. Alternativt, som vist i figur 9, når et filterrom 227 benyttes for rensing av den innstrømmende luft, vil støyen være dempet slik at en demper ikke nødvendigvis vil være påkrevd. I andre utførelsesformer kan det benyttes både en demper 233 og et filterrom 227.

En fagmann vil innse at det lukkede system 100 kan innbefatte mer enn to findelings/dehydreringsenheter som er seriekoblet, med en luftstrøm som tilveiebringes av en enkelt vifteenhet. I visse foretrukne utførelsesformer benyttes en eneste findelings/dehydreringsenhet. I slike utførelsesformer kan ledningens 181 utgangsende være koblet til et filterrom eller en støvsamler eller til annet utstyr for ytterligere behandling av materialet, som vist skjematisk ved 231. For å gjøre systemet transporterbart kan det være montert på en ramme som er hjulunderstøttet. I slike utførelser kan ledningene 181,182,228 være fjernet under transporten.

Ved drift blir høyhastighetsluft trukket gjennom et filterrom 227 og ført inn i det lukkede systemet 100 ved hjelp av en enkelt vifte 107, som beskrevet foran. Luftstrømmen i syklonstrukturen 101,197 reguleres ved hjelp av hylse- og spjeldjekkene 153,194, for derved å tilveiebringe en kraftgradient egnet for findeling og dehydrering av det materialet som skal behandles.

Materiale kan mates inn i primærsyklonen 101 via beholderen 147, luftslusen 137 og ledningen 109. Materialet føres inn i syklonen 101 med den høyhastighetsluft som viften 107 leverer. Ekstra materiale kan innføres i syklonen 101 via beholderen 197, luftslusen 199 og ledningen 181. Materialet vil falle ned forbi spjeldet 117 og ned i utløpsrøret 163 og inn i høytrykksområdet i kaviteten 127. Væskeformet eller viskøst materiale så som lettmelk, egg og hvetegluten, materialer som tidligere er vasket, så som mineralslam, og væskeformede eller klebrige additive blandinger kan føres direkte inn i syklonens lavtrykkområde gjennom åpningen 191. I syklonens lavtrykksområde vil de med en gang omgis av dehydrerende høyhastighetsluft. På denne måten vil materialet kunne dehydreres før det får kontakt med sidene i kaviteten 127, og kakedannelse minimaliseres derved.

Finere findelt materiale vil samle seg i oppsamlingsenheten 211. En regulering av styreventilen 223 utligner trykket i oppsamlingsenheten 211 slik at det behandlede materialet lett kan falle ned. Materialet tas ut gjennom åpningen 217, slik at det muliggjøres kontinuerlig drift.

Avhengig av reguleringen av hylse- og spjeldjekkene 153,194 vil den trykksatte luft ta med materialet med en bestemt partikkelstørrelse opp gjennom hylsen 115, forbi spjeldet 117 og inn i ledningen 181. Materialet føres gjennom ledningen 181 påvirket av den høyhastighetsluft som viften 107 leverer, og går inn i den sekundære findelingsenhet 179 for ytterligere findeling og dehydrering der. Materialet kan mates inn i den sekundære syklon 179 ved hjelp av materialinnføringsinnretningene 201,205, i hovedsaken som beskrevet foran. Materialet faller ned forbi spjeldet 117 og ned i utleveringsrøret 163 og inn i høytrykksområdet i kaviteten 127. Væske eller klebrig materiale kan også innføres i den sekundære findeleinnretning 179 gjennom åpningen 191.

Findelt materiale vil falle ned i oppsamlingsenheten 213, som er trykkutlignet ved hjelp av styreventilen 225. Behandlet materiale tas ut gjennom åpningen 219, slik at det muliggjøres kontinuerlig drift.

Trykkluft som inneholder partikler som er så fine at de ikke samler seg i samleenheten 213, går oppover fra enheten 179 og inn i ledningen 182, gjennom et filterrom 227 og til atmosfæren.

I andre foretrukne utførelsesformer, vist skjematisk i figur 11, går materialet inn i en støvsamler for materialklassifisering.

På denne måten utnytter det lukkede system 100 luften fra en primærsyklon for drift av en sekundær syklon eller støvsamlerenhet på energibesparende måte, og også på en miljøvennlig måte, idet systemet egner seg for et bredt område av materialer, herunder væske eller klebrige materialer som hittil har vært regnet som uegnet for syklonbehandling.

Figurene 12 til 15 viser et totrinns findelings- og dehydreringssystem 301 som innbefatter primære og sekundære findelings/dehydreringsenheter 303 og 305, som i hovedsaken er utformet som enhetene 1,101 og 179. Systemet 301 innbefatter også en vifteenhet 307, en lufttilførselsledning 309, en venturimekanisme 311 (figurene 13 og 14), en riveinnretning 312 (figur 15), materialinnføirngsåpninger 313 og 315, mengdestyrende spjeld 317 og 319, en trykkstyreledning 321 og en materialoppsamlingsenhet 323.

Den primære henholdsvis sekundære enhet 303 og 305 innbefatter hver et i hovedsaken sylindrisk øvre kammer 325, et konisk nedre legeme 327 som avsluttes med et materialutløp 308 og en innføringsåpning 329 for klebrig materiale som er anordnet nær enhetens lavtrykkssone, med en vinkel som beskrevet foran.

Vifteenheten 307 trekker luft gjennom et inntaksiflterrom, som vist og beskrevet foran, eller luft kan trekkes direkte fra atmosfæren. Vifteenheten 307 er koblet til en ledning 309 for føring av luften i en kontinuerlig strøm til kamrene 325 i findelings/dehydreringsenheten 303 og 305.

Ledningen 309 har et første strekk 331 som strekker seg sideveis under primærfindelingsinnretningen 303 og er koblet til det øvre kammer 325 i den sekundære findelings/dehydreringsenhet 305. En sekundær materialinnføringsåpning eller luftsluse 315 gir forbindelse mellom primærenhetens nedre legeme 320 og ledningens første strekk 331. Et andre ledningsstrekk 333 er koblet til den sekundære syklonstrukturs 305 øvre kammer 325. Dette andre ledningsstrekk 333 går i hovedsaken oppover forbi et spjeld 317 og danner en albu for kobling til primærsyklonstrukturens 303 øvre kammer 325. Denne del av det andre ledningsstrekk 333 innbefatter en primærmaterialinnføringsåpning 313 for innføring av materiale som skal behandles. En utstrømningsledning 335 for luften går opp forbi et spjeld 319 i fra primærenhetens 303 øvre kammer 325. Denne utløpsledning 335 kan eventuelt kobles til et posehus eller et annet egnet filter, eksempelvis som vist og beskrevet foran og betegnet med 229.

Hver materialinnførings-luftsluseåpning 313 og 315 er koblet til en venturimekanisme 311, vist i figurene 13 og 14. Venturimekanismen 311 innbefatter et sideveis utvidet skjermrør 337, som har en i hovedsaken plan øvre flate eller plate 339 for opptak av en respektiv luftsluseåpning 313 eller 315, som holdes på plass ved hjelp av fastgjøringsmidler, så sbm bolter. Platen 339 er utformet med en sentral åpning 341 for passering av materialer fra luftslusen 313 eller 315 inn i ledningen 333 eller 331. En skjerm 343 strekker seg ned fra platen 339 og inn i røret 337 ved den indre begrensning av åpningens 341 ene ende; Skjermen 343 danner en vinkel relativt platen 339 på ca. 30° til ca. 60°. En foretrukket vinkel er ca. 45°.

Skjermrøret 337 og skjermen 343 samvirker for dannelse av en strupe 345, hvor det dannes en lavtrykkssone som medfører virvling av luftstrømmen under luftslusen 313 eller 315, slik det er antydet i figur 13. Denne lavtrykkssone tjener også til å redusere den oppadrettede støvstrømning gjennom luftslusene 313 og 315. Den oppvirvlede luftstrøm fanger opp innført materiale, noe som letter materialets blanding med luften og medfører at venturien 311 vil være særlig godt egnet for bruk i forbindelse med vått eller sammenklumpet materiale. Som følge av rørets 337 sideveis utvidelse, vil dens netto diameter være større enn i den respektive ledning 331 eller 333. Selv om skjermen 343 opptar en del av plassen i røret 337, vil dette ikke gi noen netto redusering av tverrsnittsarealet i ledningen 331eller 333. Konstruksjonen gir således en venturi 311 som letter innføringen av materialet i systemet 301 ved at det tilveiebringes en lavtrykkssone uten svekking av gjennomgangskapasiteten.

En styreledning 321 har forbindelse med luftstrømmingsledningen 331 via en ventil 351. Styreledningen har også forbindelse med en nedre ende av den primære enhet 303 og materialoppsamlingsenheten 323. Luftstrømmen gjennom styreledningen 321 reguleres med et par styreventiler 347 som har elektrisk forbindelse med partikkelstørrelses- og fuktighetsinnholdmonitorer 349 i materialoppsamlingsenheten 323. Ventilene 347 kan være elektrisk, hydraulisk, pneumatisk eller manuelt aktiverbare.

Tilsvarende kan spjeldene 317 og 319 reguleres manuelt ved hjelp av håndbetjenbare jekker som i de foran beskrevne utførelseseksempler eller ved hjelp av fjernstyrte pneumatiske eller hydrauliske jekker eller skruejekker som betjenes av elektromotorer 353. Systemet vil kunne styres ved hjelp av en enkelt computer-styreenhet som får inngangsdata fra monitorene 349, aktiverer styreledningsventilene 347 og hever og senker spjeldene 317 og 319 for derved å balansere luftstrøm- og trykkgradienter for oppnåelse av ønsket partikkelstørrelses- og fuktighetsinnhold i det utgående materialet. Alternativt kan systemet styres med egnede kombinasjoner av styresystemer og operatører.

En oppsamlingsenhet 323 er koblet til den nedre enden av den sekundære findelings/dehydreringsenhet 305. Oppsamlingsenheten 323 har en materialuttaksåpning 355, som kan være tilkoblet en skrue eller sugeinnretning for transport av utgående materiale for videre behandling, forsendelse eller fjerning.

En opprivings-/tørkeinnretning 312 (figur 15) benyttes for preliminær forpulveirsering, størrelsesdimensjonering, blanding og delvis hydrering av materialer som skal behandles i systemet 301 og innbefatter en struktur for levering av materialet til den primære luftsluse 313. Innretningen 312 innbefatter en primær-oppriver 357, eksempelvis en lavhastighetsoppriver, som er koblet til en ledning 359 som på sin side er forsynt med en skrue 361 for transport av det revede materialet til en sekundær-river 363, eksempelvis en kjederiver. Sekundær-riveren 363 innbefatter en vifteenhet 365 nær inngangen, for tilveiebringelse av en kontinuerlig luftstrøm over materialet når det rives. Sekundærriveren 363 er koblet til en elevatorledning 369, som har et utløp 367 for fjerning av tette gjenstander, så som sten. Elevatoren 369 går opp i en vinkel og ender i en leveringsrenne 371 som kan være plassert over den primære materialinnføringsåpning 313 og kan innbefatte en ikke vist mateskrue for mating av forrevet og tørket materiale til findelings/dehydreringssystemet 301.

Ved bruk blir opprivbart eller blandbart materiale så som treavfall, animalsk avfall, sjømatavfall og en absorbent ført inn i lavhastighetsriveren 357. Når riveren 357 roterer, vil materialet falle ned i ledningen 359 og blir med skruen 361 transportert inn i kjede/skovlirverblanderen 360 for ytterligere størrelsesredusering. Materialet blir delvis dehydrert som følge av at den kontinuerlige luftstrøm av vifteenheten 365 sendes gjennom riveren 363. Det opprevede og blandede materialet transporteres fra river-blanderenheten 363 ved hjelp av elevatoren 369. Tette partikler tillates å gå ut gjennom utløpet 367. Elevatoren 369 transporterer det på forhånd blandede og halvtørkede materialet til primærmaterialinnføringsåpningen 313 i finfordelings-/dehydreringssystemet 301.

Vifteenheten 307 trekker luft inn i systemet 301 for sirkulasjon med høy hastighet. Luftstrømmen i findelings/dehydreringsenhetene 303 og 305 reguleres ved hjelp av et system av hylser (ikke vist i figur 12) som beskrevet foran (15 og 115) og spjeldene 317 og 319, enten manuelt eller ved hjelp av hydrauliske arbeidssylindere (ikke vist) eller skruer som drives med elektromotorer 353.

Ikke-viskøse materialer føres inn i den primære syWonstruktur 303 gjennom primærmaterialinnføringsluftslusen 313. Høyhastighetluftstrømmen som tilveiebringes av vifteenheten 307, fører materialene inn i primærsyklonstrukturens 303 øvre kammer 325. Materialet underkastes virvling i kammeret 325 og går i spiralform ned i konusen 327. Klebrig og væskeformet materiale kan forbehandles i rive/tørkeinnretningen 312 eller de kan innføres gjennom åpningen 329, direkte inn i syklonstrukturens 303 lavtrykksområde. En mengde av utstrømmende trykkluft som inneholder meget fine partikler, tillates å gå oppover gjennom utløpsledningen 335, forbi spjeldet 319, gjennom et ikke vist filterrom og ut i atmosfæren.

Findelt materiale fra det nedre legemet 327 i primærsyklonstrukturen 303 går gjennom den sekundære materialinnføringsluftsluse 315 og inn i venturienheten 311, hvor materialet oppfanges i en lavtrykks-høyhastighets-luftstrøm. Materialet går så inn i ledningen 331, hvor høyhastighetsluft fra viften 307 fører materialet inn i sekundærsyklonstrukturens 305 øvre kammer 325. I sekundærsyklonstrukturen 305 går materialet som tidligere beskrevet til det nedre syklonlegemet 327, hvor lavtrykksområdet i syklonstrukturen igjen utsetter materialet for en høyhastighetsluftstrøm. Det findelte materialet strømmer ned i en oppsamlingsenhet 323, hvor fuktighetsinnholdet og partikkelstørrelsen hele tiden overvåkes av monitorer 349. Dataene benyttes for å balansere luftstrømmen og for styring av den materialmengde som føres inn gjennom den sekundære luftsluse 315. Overskrides de valgte parametere, kan spjeldene 317 og 319 og ventilene 347 i styreledningen 321 innstilles for oppnåelse av ytterligere findeling og tørking av materialet.

Man kan også tenke seg at materialet kan overføres fra oppsamlingsenheten via uttaksåpningen 355, over en sikt (ikke vist) og at større materiale føres tilbake til systemet 301 gjennom den primære materialinnføirngsluftsluse 313. En fagmann vil forstå at materialet kan føres gjentatte ganger gjennom systemet 301 og at selv om det her er beskrevet et totrinns system 301, kan ytterligere syklonstrukturer tilføres og sammenkobles som beskrevet, for behandling av materialene i tre eller fleire syklonstrukturer.

Ferdig behandlet materiale, som er tatt ut gjennom åpningen 355 og har passert en sikt, bringes ved hjelp av en skrue, et transpdrtbelte eller andre midler til et klassifiseirngssystem (ikke vist) og går så til en ikke vist oppsamlingsenhet, slik at det muliggjøres kontinuerlig drift.

På denne måten utnyttet totrinnssystemet en enkelt vifteenhet 307 for føring av faste og klebrige materialer gjennom et par syklonstrukturer 303 og 305 helt til en ønsket partikkelstørrelse og et jevnt fuktighetsinnhold er oppnådd, i en energieffektiv prosess.

Slike med sykloner arbeidende findelings/dehydreringsenheter egner seg særlig godt for behandling av metangassproduserende animalske avfallsprodukter, så som gjødsel, animalsk avfall fra fremstillingsoperasjoner og fra fiskebearbeidelse, så som fiskeemulsjoner, for biogjenvinning ved inkorporering av mineraler og mikrober i jordblandinger, for gjenvinning av petroleum- og tungmetallkondaminerte masser, for gjenvinning av landfyllingsmasser, for behandling av planter og medisiner, og for øking av paramagnetismen i råmaterialer. Øket paramagnetisk følsomhet antas å øke avlingsutbyttet og å understøtte fertiliserings-, herbidiserings- og insektisid-programmer.

En fremgangsmåte for findeling og dehydrering av et materiale i samsvar med oppfinnelsen innbefatter grovt sett (a) tilveiebringelse av et

findelings/dehydreringssystem innbefattende et par syklonstrukturer som er koblet til en vifteenhet ved hjelp av en ledning slik at det dannes en luftstrømkrets fra en primærkonusbunn til en sekundærkonustopp og fra sekundærkonustoppen til primærkonusbunnen, med en luftstrøm som fører materialet mellom konusene og styrt av tilbakemeldinger fra innretninger som overvåker fuktigheten og partikkelstørrelsen, (b) bevirke at en luftstrøm går fra viften og gjennom innretningen, (c) mating av materialet inn i primærsyklonstrukturen gjennom en luftsluseventil for findeling og dehydrering, og (d) regulering av luftstrømmen i systemet ved hjelp av et system av spjeld og hylser.

Findelings/dehydreringssystemet 301 og fremgangsmåten kan benyttes for å øke absorpsjonsegenskapene i visse materialer så som glaukonitt eller sand. Glaukonitt behandlet i systemet 301 har vist seg å ha øket kapasitet for absorpsjon av jern, mangan, hydrogensulfider, radium, arsenikk og bly fra brønnvann. Behandlede stenmaterialer og tette substanser har også vist øket magnetisk følsomhet.

Systemet kan også benyttes for dekontaminering av materialer som er kontaminert med tungmetaller. Tilsetting av en blanding av zeolitt og glaukonitt til findelte/dehydrerte materialer synes å bevirke innkapsling av tungmetaller.

Ved å behandle hydrokarbonkontaminert jord i systemet 301 økes overflatearealet til partiklene pr. enhet masse og partiklene utsettes for evaporerende luft i syklonstrukturenes 303 og 305 lavtrykkssoner.

EKSEMPEL 1

Utvunnede materialer så som sten, malm eller kullholdige mineraler kan utsettes for knusekrefter i en kjeveknuser (ikke vist) og knuses til en partikkelstørrelse på 12,5 mm eller mindre. Det knuste materialet føres over en ikke vist trommel for sortering og fjerning av fremmedmaterialet. Det siktede materialet blir så ført inn i et totrinns findelings/dehydreringssystem 301 gjennom primærlutfslusen. Materialet går gjennom den primære og den sekundære syklonstruktur 303 og 305 og luftstrømmen gjennom enheten innstilles slik at det tilveiebringes en partikkelstørrelse på 50 til 600 mesh, dehydrert til et jevnt fuktighetsnivå. Det behandlede materialet egner seg for bruk som remineraliseirngsmiddel.

EKSEMPEL 2

Systemet 301 er særlig godt egnet for behandling av væske eller slammasser som inneholder emulsjoner av fisk og/eller animalsk avfall. Avfallsemulsjonen blir først blandet med en bestemt mengde zeolitt eller et annet absorberende materiale for dannelse av en blanding. Materialet gis så en oppholdstid på ca. 24 til ca. 48 timer, for å tillate at zeolitten absorberer noe av lukten og fuktigheten. Det på forhånd blandede materialet blir så ført inn i lavhastighetriveren 357. Den resulterende blanding føres så inn i totrinnssystemet 301 og behandles der helt til fuktighetsinnholdet er redusert til mellom ca. 8% og ca. 10%. Det i hovedsaken tørre partikkelformede produkt kan så siktes og brukes som jordforbedirngsmiddel.

EKSEMPEL 3

Systemet 301 kan benyttes for blanding av ulike materialer for jord-remineralisering. Eksempelvis kan det tilveiebringes et golfbane-toppgress-materiale som dannes ved at man blander 135 kg sand, 135 kg basaltleire og 180 kg med elvesand (40 mesh) og 225 kg gjødsel samt 250 kg kompost. Etter behandlingen i totrinnssystemet 301 vil det foreligge en homogen blanding som har et konsistent, forutbestemt fuktighetsinnhold og som kan siktes for tilveiebringelse av et bestemt størrelsesområde.

EKSEMPEL 4

Ulike materialer rives eller knuses for oppnåelse av en partikkelstørrelse som kan siktes til 12,5 mm. Hvert materiale ble testet ved hjelp av et Paramagnetic Susceptibility Meter fra Pike Agri-Lab Supplies, Inc., Strong, Maine. Materialet ble så ført inn i totrinns findelings/dehydreringssystemet gjennom den primære luftsluse. Materialet ble ført gjennom den primære og den sekundære syklonstruktur, idet luftstrømmen gjennom enheten var stilt for tilveiebringelse av en partikkelstørrelse på 50 til 600 mesh. Materialet ble dehydrert til et jevnt fuktighetsnivå. Det behandlede materialet ble testet ved hjelp av det samme Paramagnetic Susceptibility Meter. Resultatene var som angitt i Tabell 4.

Claims (7)

1. Totrinnssystem for findeling og dehydrering av et materiale, innbefattende: (a) en første syklonstruktur (303) med et første materialutløp (308), (b) en andre syklonstruktur (305), (c) en vifteenhet (307), (d) en ledningsanordning (309) som danner en luftstrømningsbane fra vifteenheten, forbi det første materialutløp og til den andre syklonstruktur og til den første syklonstruktur, karakterisert ved(e) en materialinngangsåpning (313) som kommuniserer med ledningsanordningen mellom den andre syklonstruktur og den første syklonstruktur, hvorved materialet som mottas i materialinngangsåpningen fanges i luftstrømmen gjennom ledningsanordningen, tas med til den første syklonstruktur i et første findelings- og dehydreringstrinn, fanges opp igjen i luftstrømmen i ledningsanordningen og tas med til den andre syklonstruktur i et andre findelings- og dehydreringstrinn.

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at vifteenheten (307) innbefatter en enkelt vifte.

3. System ifølge krav 1, karakterisert ved at hver av syklonstrukturene (303, 305) innbefatter et øvre kammer (325) og et nedre legeme (327).

4. System ifølge krav 1, karakterisert ved at det innbefatter en venturiinnretning (311) som er anordnet mellom den første syklonstruktur (303) og ledningsanordningen (309) og mellom ledningsanordningen (309) og materialinngangsåpningen (313).

5. System ifølge krav 4, karakterisert ved atventurien (311) videre innbefatter: (a) et sideveis ekspandert skjermrør (337), (b) en skjerm (343) som er koblet til skjermrøret, (c) hvilken skjerm og hvilket skjermrør samvirker for dannelse av en strupe (345) med et lavtrykksområde, og (d) hvilken strupe (345) har et tverrsnittsareal som er minst omtrent likt med et tverrsnittsareal i ledningen, for derved å muliggjøre rask passering av materiale gjennom lavtrykksområdet.

6. System ifølge krav 1, karakterisert ved at hver av syklonstrukturene (303, 305) innbefatter en inngangsåpning (329) for klebrig materiale for derved å tillate tilsetting av klebrig materiale for findeling og dehydrering.

7. System ifølge krav 1, karakterisert ved at det videre innbefatter en rive- og tørkeinnretning (312) med (a) en første river (357) som har et utløp, (b) en andre river (363) som har et innløp og et utløp, og (c) en ledning (359) mellom den første rivers utløp og den andre rivers innløp og mellom den andre rivers utløp og materialinngangsåpningen (313).