SE503978C2 - Fraktionator - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 503 978 2 utgáng. Mellan kanalväggarna och suspensionspluggen kommer alltsa att äga rum en relativrörelse. Sàsom är känt fràn strömningsläran medför detta, att större partiklar kommer att ansamlas vid pluggens främre ände, medan allt mindre partiklar kommer att samlas allt längre bakàt i pluggen, allt räknat i dess relativa rörelseriktning. Sett i trummans rotationsrikt- ning befinner sig sáledes de minsta partiklarna främst och de största sist i pluggen. Under trumman finns anordnade tva eller fler uppsamlingsorgan, som befinner sig i rad efter och intill varandra i trummans rotationsriktning. Dä en suspensionsplugg befinner sig i spiralkanalens sista varv lämnar hela pluggen i väsentligen sammanhállet skick kanalens utgáng dä denna rör sig över och förbi uppsamlingsorganen, varvid pluggen faller ned mot dessa. I det i trummans rotationsriktning räknat första uppsamlingsorganet kommer sàledes de största partiklarna att uppfàngas, medan de minsta kommer att uppfàngas i det sista uppsamlingssorganet.

Denna kända fraktionator har som inneboende nackdel att den arbetar intermittent, eftersom inmatning av suspension och utmatning av fraktioner sker endast en gäng per rotationsvarv.

Dessutom är fraktioneringssträckan, dvs. suspensionens relativa flödessträcka, och därmed fraktioneringstiden bestämd av spiralkanalens längd.

Vid en icke förpublicerad lösning (SE-9303193-8) pà de med denna kända fraktionator förknippade problemen föreslås en fraktionator, innefattande en kring en väsentligen horisontell axel roterbar trumma med axiellt àtskilda ändväggar. En ström- ningskanal sträcker sig frán ett centralt i trummans ena ändvägg anordnat inlopp fram och åter mellan ändväggarna och radiellt utàt mot utlopp för de åtminstone tvà fraktionerna i trummans andra ände. Strömningskanalen begränsas av väsent- ligen koncentriska cylindriska väggar, av vilka var annan i sin ena akiella ände är tätt förbunden med trummans ena ändvägg och var annan i sin ena axiella ändvägg är tätt förbunden med trummans andra ändvägg, så att strömning kan ske mellan de 10 15 20 25 30 35 3 .S03 978 cylindriska väggarnas andra ändar och trummans ena resp. andra ändvägg.

Denna fraktionator har visat sig väl uppfylla alla förvänt- ningar vad avser fraktioneringsförmåga, men har givetvis nackdelen av en relativt komplicerad tillverkning p.g.a. de omväxlande i den ena och den andra ändväggen fästade cylind- riska väggarna. En förenkling i den mekaniska uppbyggnaden vore således önskvärd. Vid praktiska prov med denna fraktionator har det överraskande visat sig att fraktioneringen är klar eller i vart fall tillräckligt klar redan efter en passage mellan trummans ändväggar, dvs. från inloppet till den motstående ändväggen. Ytterligare fram- och återgående strömning mellan ändväggarna har således visat sig vara åtminstone praktiskt onödig och dessutom i viss mån kapacitetshämmande.

Då det sålunda förvånansvärt har visat sig möjligt att med rimliga axiella trumlängder åstadkomma en tillfredsställande fraktionering blott genom att låta en suspension utföra en axiell passage längs en trummas längd, föreslås därför enligt föreliggande uppfinning en fraktionator för fraktionering av en suspension i åtminstone två fraktioner och innefattande en kring en väsentligen horisontell axel roterbar trumma med inlopp för suspension och minst ett utlopp för fraktioner, vilken kännetecknas av att trumman innefattar åtminstone två kring axeln krökta och i axelns längdriktning väsentligen parallellt med denna utsträckta väggar, som mellan sig begrän- sar en med axeln väsentligen parallell strömningskanal, samt att inloppet är anordnat i en första ände av trumman och utlopp för de åtminstone två fraktionerna i trummans andra ände.

Härvid kan de strömningskanalen begränsande väggarna vara koaxiella cylinderväggar eller angränsande varv av en spiral- krökt vägg.

Uppfinningen beskrivs i det följande med ett på bifogade ritningar visade utföringsexempel, varvid: 10 15 20 25 30 35 503 978 4 - Fig. l schematiskt visar ett axiellt snitt genom en fraktionator enligt uppfinningen med trumma med koaxiella cylinderväggar eller spiralkrökt vägg, - Fig. 2 visar en ändvy av en fraktionator enligt fig. l fràn utloppssidan, - Fig. 3 visar en vy av en trumma enligt fig. l med koaxi- ella cyinderväggar fràn inloppssidan, - Fig. 4 visar en vy av en trumma enligt fig. 1 med koaxi- ella cylinderväggar fràn utloppssidan, - Fig. 5 visar en vy av en trumma med spiralkrökt vägg sedd fràn utloppssidan, - Fig. 6 visar i större skala ett delsnitt genom en trumma enligt fig. 1 övre vänstra del och - Fig. 7 visar fraktionatorns enligt uppfinningen arbets- princip.

Den i fig. 1 och 2 visade fraktionatorn, vilken är inrättad för fraktionering av en suspension i tre fraktioner, omfattar en rotor i form av en fraktioneringstrumma l och ett fraktio- natorhus 2. Trumman uppbärs rotationsfast av en väsentligen horisontell axel 3, som är lagrad i lager 4, 5 axiellt utanför huset 2. Lagren uppbärs av ett maskinstativ 6, 7. Axeln 3 är drivbar medelst en motor 8 och en med denna och axeln i driv- förbindelse stående reduktionsväxel 9, sà att trumman kan roteras med ett relativt lagt varvtal, exempelvis 2,5 - 5,5 rpm, typiskt 4 rpm.

Huset har parallella gavelväggar 10 och 11, varvid väggen 10 är försedd med ett inlopp 12 för suspension och väggen ll med utlopp 13, 14 och 15 för tre fraktioner.

Huset är vätsketätt, åtminstone upp till i höjd med axeln, där packboxar 16, 17 tätar mellan axeln och gavelväggarna 10 och ll.

Huset har en cylindrisk mantel 18, och denna och gavelväggarna 10 och ll är delade längs ett horisontellt diametralplan genom axeln 3 i övre delar l8a resp. l0a och 10b och nedre delar l8b 10 15 20 25 30 35 5 503 978 resp. lOb och llb, så att en övre del av huset i form av en kåpa är avlyftbar från en nedre, som utgör ett tråg för suspen- sion. I delningsplanet är åtminstone den cylindriska mantelns delar, men företrädesvis även gavelväggarna, försedda med utåtriktade flänsar. I fig. 2 visas hur den cylindriska man- telns flänsar vilar mot en yttre del 7' av maskinstativet. I gavelväggarna 10 och ll finns inspektionsluckor 19 och 20.

Enligt uppfinningen omfattar trumman åtminstone två kring axeln krökta och i axelns längdriktning väsentligen parallellt utsträckta väggar, som mellan sig begränsar en med axeln väsentligen parallell strömningskanal. Mellan dessa väggar kan suspension axiellt strömma från trummans inloppsände till dess utloppsände. Av praktiska och inte minst kapacitetsskäl består dock fraktioneringstrumman enligt uppfinningen av flera paral- lella strömningskanaler, vilka är bildade av antingen ett flertal koncentriska cylinderväggar eller en i flera varv spiralformigt krökt kontinuerlig vägg.

I det i fig. 1 visade exemplet finns tjugoen sådana väggar, vilka således parvis begränsar tjugo med axeln parallella strömningskanaler. För tydlighetens skull har i fig. 1 endast de tre radiellt inre och de fyra radiellt yttre väggarna hänvisningsbeteckningar, nämligen 21, 22 och 23 resp. 24, 25, 26 och 27.

Den radiellt inre kanalväggen 21 är på inloppssidan tätt förbunden med (svetsad till) periferiområdet av en cirkulär gavelplatta 28, som utgör nav för ett antal radiellt riktade ekrar 29. På utloppssidan skulle kanalväggen 21 kunna avslutas utan stöd mot axeln, men det föredras, att den även där är tätt förbunden med (svetsad till) periferin av en cirkulär gavel- platta 30. Gavelplattorna 28 och 30 är tätt och ovridbart förbundna med (svetsade till) axeln 3. Kanalväggen 21, som visas ha betydligt större godstjocklek än övriga kanalväggar, bildar tillsammans med gavelplattorna 28 och 30 en förstyvning av axeln 3, såväl mot vridning som böjning. 10 15 20 25 30 35 503 978 6 De radiellt utanför kanalväggen 21 belägna kanalväggarna 22, 23 ..... 24, 25, 26 och 27 är samtliga förbundna med och uppbärs enbart av ekrarna 29 i sin ena ände. Denna ände utgör de mellan resp. par av angränsande kanalväggar gàende strömningskanaler- nas inloppsände, och trummans inlopp utgörs av mellanrummen 31 mellan närliggande ekrar 29. I motsatt ände slutar de i axel- riktningen lika lànga kanalväggarna 22 ..,.. 27 helt fritt, sà att strömningskanalerna i denna ände, deras utloppsände, är helt öppna. Mellan kanalväggarnas utloppsände och husets gavelvägg ll råder ett litet spel S (t.ex. 0,5 - l mm).

Vid drift av fraktionatorn enligt uppfinningen införs suspen- sion genom inlopppet 12 i huset till ett mellanrum 32 mellan gavelväggen 10 och trummans inloppsände, dvs. ekrarna 29 och gavelplattan 28. Suspensionsflödet regleras, sà att niván L pá inloppssidan av trumman, dvs. i utrymmet 32, när upp över den radiellt inre kanalväggen 21, t.ex. till strax under axeln 3.

Suspensionen kommer nu att stömma in genom inloppsmellanrummen 31 mellan ekrarna 29 och rent axiellt längs de strömnings- kanaler, som bildas av par av närliggande kanalväggar 21-22, 22-23, öppna ändar till fraktionatorns utlopp 13. 25-26, 26-27, samt ut genom strömningskanalernas Om nu trumman roteras sker en ökning av strömningssträckan.

Denna ökning är givetvis beroende av trummans varvtal, eftersom vid ett högre varvtal hinner tvá av trummans kanalväggar, mellan och längs vilka strömning sker, att rotera en längre sträcka under den tid en viss suspensionsvolym befinner sig mellan dessa, dvs. under passagen frán trummans inloppsände till dess utloppsände. Om exempelvis trummans varvtal vid ett visst flöde i axiell riktning är sådant, att en viss parti- kelvolym hinner strömma fran trummans inloppsände till dess utloppsände under ett varvs rotation, blir flödessträckan lika med diagonalen i den rektangel, vars ena sida är kanalväggens axiella längd och vars andra sida är denna kanalväggs omkrets (i fall av koaxiella cylinderväggar) resp. spiralvarvslängd (i fall av spiralkrökt vägg), dvs. längre än vid ett varvs rota- tion i den kända fraktionatorn med spiralformad kanal och 10 15 20 25 30 35 7 i W503 978 längre än vid stillastàende fraktionatortrumma enligt upp- finningen. Flödesvägen beskriver sáledes en skruvlinje, vars stigning minskar med ökande varvtal, dvs. att vätskevolymen hinner beskriva flera varv relativt kanalväggen under passagen fràn trummans inloppsände till dess utloppsände med ökande varvtal. Sàlunda ökar fraktioneringssträckan högst väsentligt och därmed graden av separation mellan partiklar av olika storlek.

Da det har visat sig att relativt làga varvtal och relativt höga flöden ger tillräcklig fraktionering, kan utan olägenhet användas fraktioneringstrummor med spiralkrökt vägg, utan att nágon nämnvärd radiell förflyttning av en strömningskanal sker p.g.a. trummans rotation.

Vid trummans rotation i den av pilarna A i fig. 3 och 4 angivna riktningen, kommer suspensionsytan att inställa sig ungefär sàsom visas i fig. 4, dvs. med tilltagande höjning resp. sänkning mot den yttre trumperiferin p.g.a. den mot denna ökande relativa hastigheten mellan vätskan och de roterande kanalväggarna.

I varje av tva närliggande kanalväggar begränsad strömnings- kanal rör sig sàledes en i tvärsnitt knappt halvcirkelstor delring av suspension frán inloppet 32 mot strömningskanalens utloppsände. I ett sàdant tvärsnitt, som kan liknas vid den tidigare omtalade vätskepluggen, sker under strömningen en successiv omfördelning av partiklar, så att vid utloppsänden befinner sig de största partiklarna främst i tvärsnittet och de minsta sist. Den egentliga fraktioneringen är således klar och omhändertagande av fraktionerna skulle i princip kunna ske genom att lata flödet fritt falla ned i tvà eller flera under utloppsänden i rad efter varandra placerade mottagare för skilda fraktioner, dvs. som vid den kända fraktionatorn.

Emellertid föredras det att anordna de nämnda fraktionsutloppen 13, 14 och 15. Dessa är för áskádlighetens skull inritade även i fig. 4 och är anordnade sà att utloppet 15 befinner sig l0 l5 20 25 30 35 503 978 s främst och utloppet 14 sist, räknat i trummans rotationsrikt- ning, och utloppet 13 mellan de förra. Räknat i suspensions- pluggens relativa rörelseriktning är ordningen den omvända.

Sålunda befinner sig de största partiklarna i omradet för utloppet 14, de medelstora i omrâdet för utloppet 13 och de finaste partiklarna i området för utloppet 15.

Sàsom antyds i fig. 1 i anslutning till utloppet 13 och i fig. 34, 35, för att leda fraktioner fràn 14 och 15. I fig. 2 befinner sig dessa sektorer ungefär i lägen mellan klockan 3 2 i anslutning till samtliga utlopp, finns ledorgan 33, sàsom plàtskärmar och liknande, bestämda sektorer av trumman mot utloppen 13, och 5, mellan klockan 5 och 7 samt mellan klockan 7 och 9. För att reglera flödet genom trumman och särskilt niván i densamma är àtminstone det lägst belägna utloppet 13 försett med icke visade regleringsorgan.

Det inses att en trumma med koaxiella cylinderväggar och en trumma med i spiralform krökt kontinuerlig vägg inte skiljer sig àt i axiellt snitt. Ändvyn av en trumma med spiralkrökt kontinuerlig vägg 36 visas i fig. 6 endast för fullständig- hetens skull och visas för tydlighetens skull ha endast sex spiralvarv.

I fig. 7 visas arbetsprincipen för en fraktionator enligt uppfinnningen. Till skillnad mot den kända fraktionatorn, vid vilken flödesriktningen och fraktioneringsriktningen var en och samma, sker flödet här i trummans axelriktning, medan fraktio- neringsriktningen vid en fraktionator enligt uppfinningen är en resultant av en axiell flödesriktning och en av trummans rotation beroende relativ flödesriktning, varvid som resultat vid roterande truma erhålles att fraktionerna intar olika vinkellägen i trummans omkretsriktning. Vid praktiskt bruk och vid drift med roterande trumma blir därför fraktionerings- riktningen väsentligen vinkelrät mot det axiella flödet.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 9 503 978 PATENTKRAV

1. Fraktionator för fraktionering av en suspension i àtminstone tvà fraktioner, innefattande en kring en väsentligen horisontell axel (3) roterbar trumma (1) med inlopp (31) för suspension och minst ett utlopp för fraktioner, varvid trumman (1) innefattar àtminstone tvà kring axeln krökta och i axelns längdriktning väsentligen parallellt med denna utsträckta väggar (21, 22, ..... 27) som mellan sig begränsar en med axeln (3) väsentligen parallell strömningskanal, k ä n n e t e c k - n a d a v att trumman är öppen i bada ändar, sa att varje av ett par av väggar (21/22, 22/23, ..... 26/27) begränsad ström- ningskanal har sitt eget inlopp och sitt eget utlopp, varvid alla inlopp (31) befinner sig i en och samma ände av trumman och alla utlopp i motsatt ände av trumman.

2. Fraktionator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att kanalväggarna är koaxiella cylinderväggar.

3. Fraktionator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att kanalväggarna utgörs av angränsande varv av en spiralkrökt vägg.

4. Fraktionator enligt nàgot av kraven 1 - 3, k ä n n e - t e c k n a d a v att samtliga kanalväggar (21 - 27) uppbärs av axeln endast i sin inloppsände.

5. Fraktionator enligt nágot av kraven l - 3, k ä n n e - t e c k n a d a v att av samtliga kanalväggar uppbärs en inre (21) av axeln i båda ändar och övriga (22 - 27) endast i inloppsänden.

6. Fraktionator enligt krav 4 eller 5, k ä n n e t e c k - n a d a v att kanalväggarnas inloppsändar uppbärs av fràn axeln radiellt utskjutande ekrar (29). 503 978 10

7. Fraktionator enligt nágot av föregående krav, k ä«n n e - t e c k n a d a v att trumman är anordnad i ett trág (lOb) med inlopp (12) för suspension och minst tvá utlopp (13, 14, 15) för fraktioner.

8. Fraktionator enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d a v att átminstone ett av utloppen (13) är reglerbart.