DE10038932B4 - Device for producing electricity for air or submersible craft, and in autonomous radio sensor, particularly in radio sensor network of aircraft, has condenser device with deformable geometry - Google Patents

Device for producing electricity for air or submersible craft, and in autonomous radio sensor, particularly in radio sensor network of aircraft, has condenser device with deformable geometry Download PDF

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Abstract

The device has a condenser device (3) with deformable geometry, which has multiple capacitive layers (2). The condenser device is mechanically coupled at a supporting structure (1) of air or submersible vehicle such that it transfers a variation in volume of the supporting structure on a respective distance between multiple capacitive layers. An independent claim is also included for a method for producing electricity for an air or a submersible craft.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stofftrennung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine insbesondere zur Durchführung des Verfahrens vorgesehene Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.The The invention relates to a method for separating substances according to the preamble of claim 1 and in particular for carrying out the Procedure provided device according to the preamble of the claim 6th

Bei einem gattungsgemäßen Verfahren wird ein Stoffgemisch mit mindestens einer abzutrennenden Stoffkomponente an einer Seite eines Behälters eingeleitet, wobei das Stoffgemisch den Behälter unter Einwirkung eines Gravitationsfeldes zu einer in Gravitationsrichtung gegenüberliegenden Seite durchströmt, in einem Gegenstrom hierzu ein Waschfluid durch den Behälter geleitet wird, das Waschfluid aus dem Stoffgemisch die Stoffkomponente verdrängt und die verdrängte Stoffkomponente an der Seite des Behälters abgeführt wird, an welcher das Stoffgemisch eingeleitet wird.at a generic method becomes a substance mixture with at least one substance component to be separated off initiated at one side of a container, wherein the mixture of substances the container under the influence of a gravitational field to a gravitational direction opposite Flowed through, in a countercurrent thereto, a washing fluid passed through the container is, the washing fluid displaced from the mixture of the substance component and the repressed Material component is discharged to the side of the container, where the substance mixture is initiated.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Stofftrennung umfasst einen Behälter, der zum Aufnehmen und Trennen eines Stoffgemisches mit einer abzutrennenden Stoffkomponente mindestens zwei Verdrängungskammern umfasst, die an einem Ende jeweils ein Leitelement, eine Öffnung zum Durchleiten eines Mengenstroms des Stoffgemisches und eine Strömungseinrichtung zum Zuführen eines Waschfluides aufweisen.A generic device for material separation comprises a container for receiving and Separating a substance mixture with a substance component to be separated off at least two displacement chambers comprising, at one end in each case a guide element, an opening for Passing a mass flow of the substance mixture and a flow device for feeding having a washing fluid.

Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung gehen beispielsweise aus der DE 23 55 106 A hervor. Einer Austauschsäule wird ein schwerer Mengenstrom von oben und ein leichter Mengenstrom von unten zugeführt. In der Austauschsäule sind Böden und Durchlässe so angeordnet, dass der schwere Mengenstrom von oben in die einzelnen Kammern einströmt und in eine Rotationsbewegung versetzt wird. Der schwere Mengenstrom dient dabei als ein Treibstrahl, der über spezielle Durchlässe in den Böden aus einer weiter unten liegenden Kammer Waschfluid so ansaugt, dass eine intensive Vermischung zwischen dem schweren Mengenstrom und dem Waschfluid erfolgt. Hierdurch soll erreicht werden, zumindest eine bestimmte Stoffkomponente des schweren Mengenstromes durch eine Sedimentation abzutrennen, wobei sich eine schwere Phase in einem unteren Bereich der Austauschsäule absetzen soll und von dort abführbar ist.A generic method and a generic device, for example, go from the DE 23 55 106 A out. An exchange column is fed with a heavy flow from above and a slight flow from below. In the exchange column bottoms and passages are arranged so that the heavy flow rate flows from above into the individual chambers and is set in a rotational movement. The heavy flow rate serves as a propulsion jet, which sucks through special passages in the soil from a lower chamber wash fluid so that an intensive mixing between the heavy flow and the washing fluid takes place. This is intended to be achieved by separating off at least one particular substance component of the heavy flow by sedimentation, wherein a heavy phase is to settle in a lower region of the exchange column and can be discharged from there.

Voraussetzung zur Durchführung dieses bekannten Verfahrens ist, dass sich innerhalb der Austauschsäule ein gewünschtes stabiles Strömungsverhalten einstellt. In der Praxis ist jedoch die Einstellung eines derartigen stabilen Strömungsverhaltens sehr problematisch und kaum erreichbar, da die einzelnen Ausgangsstoffe in ihrer quantitativen und qualitativen Zusammensetzung häufig größeren Schwankungen ausgesetzt sind. Zudem wirkt die bei dem gattungsgemäßen Stand der Technik angestrebte intensive Vermischung einer effizienten Abtrennung einer Stoffkomponente entgegen.requirement to carry out This known method is that within the exchange column a desired stable flow behavior established. In practice, however, the setting of such stable flow behavior very problematic and hardly achievable, since the individual starting materials their quantitative and qualitative composition often greater fluctuations are exposed. In addition, the acts in the generic state the technology aimed at intensive mixing of an efficient Separation of a substance component contrary.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem eine einfache und zugleich besonders effiziente Trennung von zwei unterschiedlichen Stoffkomponenten ermöglicht wird.Of the Invention is based on the object, a method and an apparatus to create a simple yet efficient separation of two different components is possible.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe zum einen durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.To The invention is the object of a by a method with the features of claim 1 and the other by a device with the features of claim 6 solved. Preferred embodiments of the invention are in the dependent claims specified.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Stoffgemisch als ein kontinuierlicher Mengenstrom unter weitgehender Vermeidung von Verwirbelungen durch den Behälter geleitet wird, dass hierzu der Mengenstrom entlang von Leitelementen geführt wird, welche in einem schrägen Winkel zur Richtung des Gravitationsfeldes angeordnet sind, dass das Waschfluid in Bereiche zwischen den Leitelementen und dem daran entlang strömenden Mengenstrom parallel und gleichgerichtet zu diesem geleitet wird und dass dabei ein Verdrängungsbereich gebildet wird, in welchem das Waschfluid ohne eine wesentliche Ablenkung des Mengenstroms diesen durchströmt und dabei die Stoffkomponente zumindest teilweise verdrängt.The inventive method is characterized in that the mixture of substances as a continuous Flow rate while largely avoiding turbulence by directed the container is that for this purpose the flow is guided along guide elements, which in an oblique Angle to the direction of the gravitational field are arranged that the washing fluid into areas between the vanes and the thereto flowing along Mass flow is conducted in parallel and rectified to this and that doing a displacement area is formed, in which the washing fluid without a significant distraction flows through the flow rate while displacing the substance component at least partially.

Ein Grundprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Stofftrennung basiert auf der Verdrängung der abzutrennenden Stoffkomponente durch das Waschfluid. Erfindungsgemäß wird eine hervorragende Verdrängungswirkung dadurch erreicht, dass das Waschfluid parallel und gleichgerichtet an den Mengenstrom mit der abzutrennenden Stoffkomponente angeströmt wird. Hierbei stellt sich auch bei Verwendung einer relativ geringen Menge an Waschfluid eine sehr große, im Wesentlichen parallele Verdrängungsfläche ein. Aufgrund eines Dichteunterschiedes zwischen dem Waschfluid und dem Mengenstrom ist das Waschfluid bei dieser parallelen Anströmung bestrebt, den Mengenstrom parallel zur Gravitationsrichtung zu durchströmen. Aufgrund der sehr großflächigen Durchströmung des Mengenstromes stellt sich eine entsprechend gute Verdrängung der abzutrennenden Stoffkomponente ein.One Basic principle of the method according to the invention for substance separation based on the displacement of the separated substance component through the washing fluid. According to the invention, an excellent displacement effect achieved in that the washing fluid is parallel and rectified is flown to the flow with the substance to be separated component. This also arises when using a relatively small amount of washing fluid a very large, essentially parallel displacement surface. Due to a density difference between the washing fluid and the Flow rate, the washing fluid is endeavored in this parallel flow, to flow through the mass flow parallel to the gravitational direction. by virtue of the very large flow through the Flow rate is a correspondingly good displacement of the To be separated substance component.

Durch eine entsprechende Auswahl des Waschfluides und der Menge des einzuleitenden Stoffgemisches ergibt sich ein hervorragendes Trennergebnis in einer sehr kurzen Zeitspanne. Dies gilt insbesondere im Vergleich zu dem gattungsgemäßen Verfahren, bei welchem aufgrund intensiver Vermischung und der anschließend notwendigen Sedimentationsvorgänge die Stofftrennung mit einem erheblichen Zeitaufwand verbunden ist. Im Gegensatz hierzu wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jede übermäßige Vermischung und Verwirbelung zwischen dem Stoffgemisch und dem Waschfluid vermieden, wobei die damit verbundenen Absetzvorgänge entfallen.By an appropriate selection of the washing fluid and the amount of substance to be introduced mixture results in an excellent separation result in a very short period of time. This is especially true in comparison to the generic method, in which due to intensive mixing and the subsequently necessary Sedi mentation processes, the separation of substances is associated with a considerable expenditure of time. In contrast, in the method according to the invention, any excessive mixing and turbulence between the mixture of substances and the washing fluid is avoided, eliminating the associated settling operations.

Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens wird üblicherweise das Gravitationsfeld der Erde genutzt. Grundsätzlich kann aber auch ein Gravitationsfeld künstlich, beispielsweise durch Zentrifugalkräfte erzeugt werden. Üblicherweise wird das Stoffgemisch gegenüber dem Waschfluid eine größere Dichte aufweisen, so dass sich der Mengenstrom von einer Behälteroberseite in Richtung der Gravitationskraft nach unten bewegen wird, während das leichtere Waschfluid eine entsprechende Gegenströmung bildet. Allerdings ist es in Ausnahmefällen, etwa bei der Meerwasserentsalzung, bei welcher Eiskristalle in einer Salzlake unter Verwendung von Wasser als Waschfluid behandelt werden, auch möglich, dass die Richtung des Mengenstromes und die Strömungsrichtung des Waschfluides umgekehrt verlaufen.at Use of the method according to the invention becomes common used the gravitational field of the earth. In principle, however, can also be a gravitational field artificially, For example, be generated by centrifugal forces. Usually is the substance mixture opposite the washing fluid has a greater density have, so that the flow rate of a container top in the direction of gravitational force will move down while the lighter wash fluid forms a corresponding countercurrent. However, that is in exceptional cases, for example, in seawater desalination, in which ice crystals in one Brine are treated using water as a washing fluid, also possible, that the direction of the flow and the flow direction of the washing fluid run in reverse.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Vorgang des Verdrängens der Stoffkomponente entsprechend einem gewünschten Trennungsgrad mehrfach in dem Behälter in Verdrängungskammern ausgeführt wird, die in Gravitationsrichtung kaskadenartig übereinander angeordnet sind. Hiermit lassen sich auf technisch einfache Weise nahezu beliebig hohe Reinheitsgrade bei der Stofftrennung erzeugen.at An advantageous development of the invention is provided that the process of repression the substance component according to a desired degree of separation several times in the container in displacement chambers accomplished is, which are arranged in the direction of gravity cascade one above the other. This can be in a technically simple way almost arbitrarily produce high levels of purity in the separation of substances.

Ein weiterer erheblicher wirtschaftlicher Vorteil der Erfindung liegt darin, dass entsprechend einer gewünschten Durchflussmenge der Vorgang des Verdrängens der Stoffkomponente in dem Behälter in Verdrängungskammern ausgeführt wird, die quer zur Gravitationsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Ausgehend von einer Grundzelle oder einem Basisabschnitt, in welcher ein Verfahrensschritt ausführbar ist, kann eine Anlage in einfacher Weise durch Dimensionierung von Höhe, Breite und Länge auf nahezu jede benötigte Kapazität zur Stofftrennung problemlos eingestellt werden.One Another significant economic advantage of the invention lies in that according to a desired flow rate of Process of repression the substance component in the container in displacement chambers accomplished which are arranged side by side transversely to the direction of gravity. Starting from a basic cell or a base section, in which a procedural step executable is, a facility can be easily characterized by sizing Height, width and length up almost every needed capacity be easily adjusted for separation.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt auch darin, dass ein rotationssymmetrischer Behälter und trichterförmige Leitelemente eingesetzt werden, wobei ein ringförmig geschlossener Mengenstrom erzeugt wird, und dass das Waschfluid den ringförmig geschlossenen Mengenstrom von innen nach außen bzw. von außen nach innen durchströmt. Mit dieser im Querschnitt mäanderförmigen Durchströmung wird eine besonders zuverlässige und wirksame Verdrängung erzielt.A preferred development of the invention is also the fact that a rotationally symmetrical container and funnel-shaped Guide elements are used, wherein an annular closed flow rate is generated, and that the washing fluid, the annular closed flow rate from the inside to the outside or from the outside flows through inside. With this meandering in cross-section flow is a particularly reliable and effective repression achieved.

Bei durchgeführten Versuchen hat sich herausgestellt, dass selbst bei größeren Anlagen mit einer Vielzahl von Verfahrensmodulen ein sicherer Verfahrensablauf gewährleistet ist, da an den einzelnen Verfahrensmodulen kein oder kein nennenswerter Druckverlust auftritt. Um zusätzlich die Gefahr eines Zusetzens einzelner Verfahrensmodule oder Blockaden des Mengenstromes weiter zu reduzieren, ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, dass mittels eines Bewegungsorgans in den Behälter gezielt Bewegungsenergie eingebracht wird.at conducted Try has been found that even with larger facilities with a variety of process modules a safe process flow guaranteed is because at the individual process modules no or no significant pressure loss occurs. In addition the risk of adding individual process modules or blockages the mass flow to reduce further, it is advantageous according to the invention, that by means of a movement organ in the container targeted kinetic energy is introduced.

Basierend auf einer gattungsgemäßen Vorrichtung ist die Erfindung weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung als ein Zuführkanal ausgebildet ist, durch welchen der Mengenstrom weitgehend verwirbelungsfrei zu einem angrenzenden Leitelement strömbar ist, dass zwischen dem Zuführkanal und dem angrenzenden Leitelement die Strömungseinrichtung zum Zuführen des Waschfluides angeordnet ist und dass die Strömungseinrichtung in Abstimmung auf den Zuführkanal ausgebildet ist, so dass in einem Verdrängungsbereich der Mengenstrom unter weitgehender Vermeidung von Verwirbelungen parallel und gleichgerichtet zu dem zugeführten Waschfluid verläuft, wobei eine Verdrängungsfläche etwa parallel zu dem Mengenstrom gebildet ist. Mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das vorbeschriebene Verfahren ausgeführt und die damit verbundenen Vorteile erzielt werden.Based on a generic device the invention is further characterized in that the opening as a feed channel is formed, through which the flow rate largely turbulence is flowable to an adjacent guide element that between the feed and the adjacent guide element, the flow means for supplying the Washing fluid is arranged and that the flow device in vote on the feed channel is formed, so that in a displacement range of the flow rate while largely avoiding turbulence parallel and rectified to the supplied Washing fluid runs, wherein a displacement surface is about is formed parallel to the mass flow. With this device according to the invention can perform the method described above and the associated Benefits are achieved.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, dass eine Vielzahl von Verdrängungskammern übereinander und/oder nebeneinander angeordnet sind. Durch entsprechende Auswahl der Anzahl und Anordnung der Verdrängungskammern kann die Kapazität sowie der mit dem Trennverfahren erreichbaren Reinheit in besonders einfacher Weise eingestellt werden.A preferred embodiment the device according to the invention is that a plurality of displacement chambers on top of each other and / or are arranged side by side. By appropriate selection of the number and arrangement of the displacement chambers can the capacity and the achievable with the separation process purity in particular be adjusted easily.

Eine einfache Gestaltung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass durch das Leitelement der Mengenstrom zu dem Zuführkanal leitbar ist.A simple design is inventively achieved by that the guide element of the flow rate to the feed channel is conductive.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung rotationssymmetrisch und die Leitelemente trichterförmig ausgebildet sind. Hierdurch ist ein ringförmig geschlossener Mengenstrom erreichbar, durch welchen das Waschfluid von außen nach innen bzw. von innen nach außen strömen muss, wobei eine besonders gute Verdrängungswirkung erreicht wird.at a further preferred embodiment The invention provides that the device rotationally symmetrical and the guide elements funnel-shaped are formed. As a result, an annular closed flow rate achievable, through which the washing fluid from outside to inside or from the inside outward stream must, with a particularly good displacement effect is achieved.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht zudem darin, dass in dem Behälter ein rohrförmiger Träger angeordnet ist und dass an einer Innenwand des Behälters sowie dem Träger Umlenkelemente vorgesehen sind. Durch diese Umlenkelemente, welche zusammen mit den Leitelementen den Zuführkanal bilden können, wird eine besonders verwirbelungsarme Strömungsführung des Stoffgemisches gewährleistet.A preferred development of the invention also consists in that a tubular carrier is arranged in the container and that deflecting elements are provided on an inner wall of the container and the carrier. By this deflection, which together with the guide elements can form the feed, a particularly low-turbulence flow guidance of the mixture is ensured.

Um ein Zusetzen oder Strömungsblockierungen in der Vorrichtung zu vermeiden, ist es nach der Erfindung bevorzugt, dass ein Bewegungsorgan vorgesehen ist. Hierbei kann ein in dem Behälter vorgesehener Träger oder die Leitelemente relativ zu der Behälterwand rotieren oder mit einer vorgebbaren Frequenz vibrierend angeordnet sein.Around clogging or flow blocking in the device, it is preferred according to the invention, that a movement organ is provided. Here, a in the container provided carrier or rotate the guide elements relative to the container wall or with be arranged vibrating a predetermined frequency.

Eine besonders wirtschaftliche Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dadurch erzielt, dass die Leitelemente als Leitbleche ausgebildet sind. Diese können in einfacher Weise aus zugeschnittenen Blechteilen durch Abkanten gefertigt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Leitelemente auf eine andere Fertigungsweise, beispielsweise durch Schweißen, Extrudieren oder Gießen zu erstellen. Abhängig von dem zu behandelnden Stoffgemisch können die Leitelemente aus einem geeigneten Metall oder Kunststoff sein.A Particularly economical production of the device according to the invention is achieved in that the guide elements formed as baffles are. these can in a simple way from cut sheet metal parts by folding be made. Of course it is also possible the guide elements on a different manufacturing way, for example by welding, Extrude or pour to create. Dependent Of the substance mixture to be treated, the guide elements from a be suitable metal or plastic.

Eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Herstellbarkeit wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Verdrängungskammern als gleich aufgebaute Module ausgebildet sind. Diese können dann auf besonders wirtschaftliche Weise in großer Stückzahl hergestellt werden.A Further improvement in manufacturability is inventively characterized achieved that the displacement chambers are designed as identical modules. These can then be produced in a particularly economical manner in large quantities.

Eine weitergehende Verbesserung wird zudem dadurch erzielt, dass die Module wabenartig in dem Behälter angeordnet sind. Als Behälter kann hierbei ein einfach aufgebautes, kastenförmiges Gehäuse dienen, welches an zwei gegenüberliegenden In nenwänden Aufnahmen für die Leitelemente aufweist. An diesen Aufnahmen können beispielsweise einfache Leitbleche schnell und zuverlässig angeordnet werden.A Further improvement is also achieved by the fact that the Modules honeycomb in the container are arranged. As a container This can serve a simple structure, box-shaped housing, which on two opposite in nenwänden Recordings for having the guide elements. These recordings can be simple Baffles fast and reliable to be ordered.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert, welche schematisch in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:The Invention will be described below with reference to preferred embodiments further explains which schematically in the attached Drawings are shown. In the drawings show:

1 eine schematisierte Querschnittsansicht durch den mittleren Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in rotationssymmetrischer Ausführung; 1 a schematic cross-sectional view through the middle part of a device according to the invention in rotationally symmetrical design;

2 eine Erläuterungsskizze zum Verdrängungsprinzip; 2 an explanatory sketch of the displacement principle;

3 eine stark schematisierte Teilquerschnittsansicht des Oberteiles einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1; 3 a highly schematic partial cross-sectional view of the upper part of a device according to the invention according to 1 ;

4 eine schematische Teilquerschnittsansicht durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß 1 im Betrieb; 4 a schematic partial cross-sectional view through an inventive device according to 1 operational;

5 eine schematisierte Teilquerschnittsansicht durch das Unterteil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß den 1 und 3; 5 a schematic partial cross-sectional view through the lower part of a device according to the invention according to the 1 and 3 ;

6 eine schematische Teilquerschnittsansicht durch eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach 1; 6 a schematic partial cross-sectional view through an alternative embodiment of a device according to the invention 1 ;

7 eine schematische Teilquerschnittsansicht durch eine weitere alternative Ausgestaltung der Erfindung nach 1; 7 a schematic partial cross-sectional view through a further alternative embodiment of the invention according to 1 ;

8 eine schematische Teilquerschnittsansicht durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit wabenartig angeordneten Verdrängungskammern im Betrieb; und 8th a schematic partial cross-sectional view through an inventive device with honeycomb arranged displacement chambers in operation; and

9 eine schematische Teilquerschnittsansicht durch einen oberen Bereich einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit wabenartig angeordneten Verdrängungskammern. 9 a schematic partial cross-sectional view through an upper portion of a device according to the invention with honeycomb arranged displacement chambers.

Das erfindungsgemäße Funktionsprinzip wird an der in 1 dargestellten Vorrichtung gezeigt, welche einen rotationssymmetrischen Behälter 10 und einen rohrförmigen Träger 18 mit dazwischen kaskadenartig übereinander angeordnete Verdrängungskammern 20 umfasst. Zum Bilden der Verdrängungskammern 20 sind in dem Behälter übereinander angeordnete Leitelemente 12 vorgesehen, welche im Zusammenwirken mit inneren und äußeren Umlenkeinrichtungen 14i und 14a einen definierten Mengenstrom eines zu behandelnden Stoffgemisches bewirken.The functional principle according to the invention is applied to the in 1 shown apparatus which a rotationally symmetrical container 10 and a tubular carrier 18 with cascading superimposed displacement chambers in between 20 includes. To form the displacement chambers 20 are in the container stacked vanes 12 provided, which in cooperation with inner and outer deflection 14i and 14a cause a defined flow rate of a substance mixture to be treated.

Bei der vertikalen Anordnung des Behälters 10 wird gemäß 4 bei der vorliegenden Ausführung ein Mengenstrom 5 an der Oberseite gemäß dem Pfeil P1 eingeleitet. Zum Abtrennen einer Stoffkomponente aus dem Mengenstrom 5 wird an der gegenüberliegenden Unterseite ein relativ leichteres Waschfluid gemäß dem Pfeil P2 zugeführt. Das Waschfluid ist dabei auf das zu behandelnde Stoffgemisch hinsichtlich physikalischer und chemischer Eigenschaft sowie hinsichtlich der zuzuführenden Menge derart abgestimmt, dass sich ein kontinuierlicher, nahezu gleichmäßiger Mengenstrom 5 in dem Behälter 10 herausbildet. Dies bedeutet insbesondere, dass bei einem Durchtritt des Waschfluides durch den definiert eingestellten Mengenstrom 5 keine nennenswerten Verwirbelungen entstehen.In the vertical arrangement of the container 10 is according to 4 in the present embodiment, a flow rate 5 introduced at the top according to the arrow P1. For separating a substance component from the mass flow 5 is fed to the opposite bottom a relatively lighter wash fluid according to the arrow P2. The washing fluid is adjusted to the substance mixture to be treated in terms of physical and chemical properties and in terms of the amount supplied such that a continuous, almost uniform flow rate 5 in the container 10 out forms. This means, in particular, that during a passage of the washing fluid through the defined set flow rate 5 no appreciable turbulence arise.

Erfindungsgemäß sind die Leitelemente 12 so ausgebildet und angeordnet, dass der Mengenstrom im Querschnitt mäanderförmig zwischen den Seitenwänden des Behälters 10 und des rohrförmigen Trägers 18 verläuft. Hierzu weisen die Leitelemente 12 strömungsgünstige Ausformungen 13 auf, welche zusammen mit den angrenzenden Umlenkeinrichtungen 14a und 14i einen definierten Zuführkanal 22 bilden, durch welchen der kontinuierliche Mengenstrom 5 nahezu tangential auf das unmittelbar nachfolgende Leitelement 12 geführt wird. Erfindungsgemäß ist dabei durch die Umlenkelemente 14a und 14i gleichzeitig eine Strömungseinrichtung 26 zum Zuführen des Waschfluides aus einem darunterliegenden Verdrängungskammerraum so ausgebildet, dass das Waschfluid aus der Strömungseinrichtung 26 gleichgerichtet und im Wesentlichen parallel zu dem Mengenstrom 5 aus dem Zuführkanal 22 geleitet wird.According to the invention, the guide elements 12 designed and arranged so that the flow rate in cross-section meandering between the side walls of the container 10 and the tubular support 18 runs. For this purpose, the guide elements 12 aerodynamic formations 13 on, which together with the adjacent diverters 14a and 14i a defined feed channel 22 form, through which the continuous flow 5 almost tangential to the immediately following guide element 12 to be led. According to the invention is by the deflection 14a and 14i at the same time a flow device 26 for supplying the washing fluid from an underlying displacement chamber space designed so that the washing fluid from the flow device 26 rectified and substantially parallel to the mass flow 5 from the feed channel 22 is directed.

Nach einem Aspekt der Erfindung wird diese definierte Strömung des Waschfluides zwischen das angrenzende Leitelement 12 und dem daran entlang strömenden Mengenstrom 5 erzeugt, wobei sich ein Verdrängungsbereich ausbildet, der schematisch in 2 dargestellt ist. Durch diese parallele Anströmung ergibt sich eine relativ große Verdrängungsfläche zwischen dem Mengenstrom 5 und dem darunterliegenden Waschfluid. Wegen seiner physikalischen Eigenschaft dringt das Waschfluid entlang des Leitelementes 12 in immer stärkerem Maß in den Mengenstrom ein und kann dabei die abzutrennende Stoffkomponente verdrängen. Das Waschfluid, welches den Mengenstrom 5 durchströmt hat, kann dann in einem Kammerraum der Verdrängungskammer 20 nach oben zu der nächstfolgenden Strömungseinrichtung 26 der nächsten Verdrängungskammer strömen. Teilweise wird das in den Mengenstrom 5 eingedrungene und dort verbliebene Waschfluid nach unten in die nach unten angrenzende Verdrängungskammer 20 eingeleitet, in welcher es bei der Ver drängung in dieser Verdrängungskammer 20 mitwirken kann. Dieser "Mitnahmeeffekt" sorgt dafür, dass kaum oder sogar überhaupt kein Druckabfall in den einzelnen Verdrängungskammern auftritt, wodurch die Gefahr einer Verblockung oder eines Zusetzens einzelner Verdrängungskammern drastisch herabgesetzt ist. Die Erzeugung eines kontinuierlichen Mengenstroms 5 durch den Behälter 10 wird so wesentlich unterstützt.In one aspect of the invention, this defined flow of wash fluid is between the adjacent baffle 12 and the mass flow therealong 5 generated, wherein forms a displacement region, which is schematically in 2 is shown. By this parallel flow results in a relatively large displacement area between the flow rate 5 and the underlying wash fluid. Because of its physical property, the washing fluid penetrates along the guide element 12 increasingly in the flow rate and can thereby displace the separated material component. The washing fluid, which is the flow rate 5 has flowed through, then in a chamber space of the displacement chamber 20 up to the next flow device 26 flow to the next displacement chamber. Partially this is in the flow 5 penetrated and remaining there washing fluid down into the downwardly adjacent displacement chamber 20 introduced, in which there is in the Ver displacement in this displacement chamber 20 can participate. This "entrainment effect" ensures that little or even no pressure drop occurs in the individual displacement chambers, whereby the risk of blocking or adding individual displacement chambers is drastically reduced. The generation of a continuous flow 5 through the container 10 is so much supported.

In den 1, 3 und 5 ist ein Querschnitt durch eine erfindungsgemäße, rotationssymmetrische Vorrichtung 50 mit einem zylindrischen Behälter 10 dargestellt, welcher nach oben durch einen Deckel 52 und nach unten durch einen Boden 80 abgeschlossen ist.In the 1 . 3 and 5 is a cross section through a rotationally symmetrical device according to the invention 50 with a cylindrical container 10 shown, which up through a lid 52 and down through a floor 80 is completed.

Gemäß 3 weist der etwa konisch ausgebildete Deckel 52 eine Mittenöffnung 54 auf, durch welche eine drehend antreibbare Welle 56 hindurchgreift. Innerhalb des Deckels 52 ist ein ringförmiger Einlaß 58 durch eine zylindrische Wand 62 an der Deckelinnenwand sowie eine konische Wand 64 gebildet, welche an der Welle 56 befestigt ist. Der ringförmige Einlaß 58 dient zur rotationssymmetrischen Zuführung des zu behandelnden Stoffgemisches. Weiterhin ist ein ringförmiger Auslaß 60 vorgesehen, welcher zum Ableiten der abgetrennten Stoffkomponente dient.According to 3 has the approximately conical lid 52 a center opening 54 on, by which a rotationally driven shaft 56 round picks. Inside the lid 52 is an annular inlet 58 through a cylindrical wall 62 on the inner lid wall and a conical wall 64 formed, which at the shaft 56 is attached. The annular inlet 58 serves for rotationally symmetrical feeding of the substance mixture to be treated. Furthermore, an annular outlet 60 provided, which serves to derive the separated substance component.

Der Deckel ist an dem Behälter 10 angeflanscht. Die Welle 56 ist drehfest mit einem Halter 66 verbunden, welcher gegenüber einem rohrförmigen Träger 18 drehbar gelagert ist. An dem Halter 66 sind über den Umfang verteilt mehrere Befestigungsstäbe 68 angeordnet, welche zum Halten der trichterförmigen Leitelemente 12 dienen. Die Befestigungsstäbe 68 erstrecken sich vertikal durch den gesamten Behälter 10 und sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in den 1 und 4 nicht dargestellt.The lid is on the container 10 flanged. The wave 56 is rotatable with a holder 66 connected, which opposite a tubular support 18 is rotatably mounted. On the holder 66 are distributed over the circumference several mounting rods 68 arranged, which for holding the funnel-shaped guide elements 12 serve. The fixing rods 68 extend vertically through the entire container 10 and are for the sake of clarity in the 1 and 4 not shown.

In 4 ist anschaulich die Anordnung der trichterförmigen Leitelemente 12 zwischen dem rohrförmigen Träger 18 und der zylindrischen Außenwand des Behälters 10 dargestellt. Die Funktion der Leitelemente 12 sowie der gezeigten Umlenkeinrichtungen 14a und 14i entspricht dem in Zusammenhang mit der 1 erläuterten Prinzip.In 4 is clearly the arrangement of the funnel-shaped guide elements 12 between the tubular support 18 and the cylindrical outer wall of the container 10 shown. The function of the guide elements 12 as well as the deflecting devices shown 14a and 14i corresponds to that in connection with the 1 explained principle.

Der untere Bereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung 50 ist 5 zu entnehmen. Der untere Bereich ist im Wesentlichen durch einen Boden 80 gebildet, der unter Ausformung eines ringförmigen Einlaufs 82 zur Zuführung des Waschfluides in den Behälter 10 an der Unterseite angeflanscht ist. Innerhalb des Bodens 80 erstreckt sich ein Grundträger 84, auf welchem sich der rohrförmige Träger 18 abstützt und ein unterer Halter 70 zur Aufnahme der Befestigungsstäbe 68 drehbar gelagert ist.The lower portion of the device according to the invention 50 is 5 refer to. The lower area is essentially through a floor 80 formed, which under formation of an annular inlet 82 for supplying the washing fluid into the container 10 flanged to the bottom. Inside the floor 80 extends a basic carrier 84 on which the tubular support 18 supports and a lower holder 70 for receiving the mounting rods 68 is rotatably mounted.

Der Boden 80 weist weiter eine etwa konisch ausgebildete Wanne 86 auf, welche in einen nicht mehr dargestellten Auslauf zum Abführen des behandelten Stoffgemisches mündet.The floor 80 further has an approximately conical trough 86 which opens into an outlet not shown for discharging the treated substance mixture.

In den 6 und 7 sind alternative Ausgestaltungsmöglichkeiten für die Leitelemente 12 sowie die Umlenkeinrichtungen 14a und 14i dargestellt. Die entsprechende konstruktive Auslegung der Leitelemente sowie der Umlenkeinrichtungen hat im Wesentlichen unter Berücksichtigung der Menge und der Eigenschaften der einzuleitenden Stoffe zu erfolgen.In the 6 and 7 are alternative design options for the vanes 12 as well as the diverters 14a and 14i shown. The corresponding structural design of the guide elements as well as the deflection devices has to be made essentially taking into account the quantity and the properties of the substances to be introduced.

Neben einem rotationssymmetrischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1 kann alternativ auch ein kastenförmiger Aufbau mit einer wabenartigen Anordnung der Verdrängungskammern vorgesehen werden. In 8 ist ein schematischer Ausschnitt aus einer derartigen Vorrichtung gezeigt. Wie 8 zu entnehmen ist, basiert diese Anordnung auf lediglich zwei unterschiedlichen Teilen, nämlich einem zweifach abgekanteten Blech als Leitelement 12 sowie einem einfachen Winkelblech 30. Das zweifach abgekantete Leitblech ist so ausgebildet, dass es als ein einfaches Profil hergestellt werden kann und durch spiegelverkehrten Einbau die wabenförmige Struktur ausbildet. Zur Ausformung der Strömungseinrich tung sowie des Zulaufkanales 26 ist das Winkelblech 30 angeordnet.In addition to a rotationally symmetrical structure of a device according to the invention 1 Alternatively, a box-shaped structure with a honeycomb-like arrangement of the displacement chambers can be provided. In 8th a schematic section of such a device is shown. As 8th can be seen, this arrangement is based on only two different parts, namely a two-fold bent sheet metal as a guide element 12 as well as a simple angle sheet 30 , The double folded baffle is like that designed that it can be produced as a simple profile and forms the honeycomb structure by mirror-inverted installation. For shaping the Strömungseinrich device and the inlet channel 26 is the angle sheet 30 arranged.

Bei der Anordnung gemäß 8 ergibt sich ein netzförmiger Mengenstrom 5, wobei die Anströmung des Waschfluides an den Mengenstrom mit dem Bezugszeichen 7 gekennzeichnet ist. Bei dieser Anordnung wird ein möglichst verwirbelungsfreier Strömungsverlauf des Mengenstromes 5 dadurch unterstützt, dass oberhalb eines Bereiches des Leitelementes 12, an welchem der Mengenstrom 5 entlang strömt, eine obere Begrenzung 16 ausgebildet ist. Diese Begrenzung 16 kann dabei nicht nur bei der dargestellten Wabenform, sondern auch bei jeder anderen erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen werden.In the arrangement according to 8th results in a net-shaped flow 5 , wherein the flow of the washing fluid to the flow with the reference numeral 7 is marked. In this arrangement, a turbulence-free as possible flow pattern of the flow rate 5 supported by that above a region of the guide element 12 at which the flow rate 5 flows along, an upper limit 16 is trained. This limit 16 can be provided not only in the illustrated honeycomb form, but also in any other device according to the invention.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung mit einer wabenförmigen Anordnung der Verdrängungskammern ist in 9 dargestellt. Das Stoffgemisch wird durch Rohre 92 mit einem unteren Austrittsspalt 94 möglichst gleichmäßig den Verdrängungskammern zugeleitet. Die verdrängte Stoffkomponente und ein Teil der Waschflüssigkeit sammeln sich in der Kopfzone 90 und verlassen über den Ausgang 91 die erfindungsgemäße Vorrichtung.A further embodiment of the invention with a honeycomb arrangement of the displacement chambers is shown in FIG 9 shown. The mixture is through tubes 92 with a lower exit slit 94 As evenly as possible fed to the displacement chambers. The displaced substance component and a part of the washing liquid collect in the head zone 90 and leave via the exit 91 the device according to the invention.

Claims (14)

Verfahren zur Stofftrennung, bei dem – ein Stoffgemisch mit mindestens einer abzutrennenden Stoffkomponente an einer Seite eines Behälters (10) eingeleitet wird, wobei das Stoffgemisch den Behälter (10) unter Einwirkung eines Gravitationsfeldes zu einer in Gravitationsrichtung gegenüberliegenden Seite durchströmt, – in einem Gegenstrom hierzu ein Waschfluid durch den Behälter (10) geleitet wird, – das Waschfluid aus dem Stoffgemisch die Stoffkomponente verdrängt und – die verdrängte Stoffkomponente an der Seite des Behälters (10) abgeführt wird, an welcher das Stoffgemisch eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, – dass das Stoffgemisch als ein kontinuierlicher Mengenstrom (5) unter weitgehender Vermeidung von Verwirbelungen durch den Behälter (10) geleitet wird, – dass hierzu der Mengenstrom (5) entlang von Leitelementen (12) geführt wird, welche in einem schrägen Winkel zur Richtung des Gravidationsfeldes angeordnet sind, – dass das Waschfluid in Bereiche zwischen den Leitelementen (12) und dem daran entlang strömenden Mengenstrom (5) parallel und gleichgerichtet zu diesem geleitet wird, und – dass dabei ein Verdrängungsbereich gebildet wird, in welchem das Waschfluid ohne eine wesentliche Ablenkung des Mengenstroms (5) diesen durchströmt und dabei die Stoffkomponente zumindest teilweise verdrängt.Process for the separation of substances, in which - a substance mixture with at least one substance component to be separated on one side of a container ( 10 ) is introduced, wherein the mixture of substances the container ( 10 ) flows under the action of a gravitational field to a side opposite in the direction of gravity, - in a countercurrent thereto, a washing fluid through the container ( 10 ), - the washing fluid from the substance mixture displaces the substance component and - the displaced substance component at the side of the container ( 10 ) is discharged, at which the substance mixture is introduced, characterized in that - the substance mixture as a continuous flow rate ( 5 ) while avoiding turbulence through the container ( 10 ), that - for this purpose, the flow rate ( 5 ) along guide elements ( 12 ), which are arranged at an oblique angle to the direction of the gravitational field, - that the washing fluid in areas between the guide elements ( 12 ) and the mass flow ( 5 ) is guided parallel and rectified to this, and - that thereby a displacement region is formed, in which the washing fluid without a substantial deflection of the mass flow ( 5 ) flows through it, thereby displacing the substance component at least partially. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorgang des Verdrängens der Stoffkomponente entsprechend einem gewünschten Reinheitsgrad mehrfach in dem Behälter (10) in Verdrängungskammern (20) ausgeführt wird, die in Gravitationsrichtung kaskadenartig übereinander angeordnet sind.A method according to claim 1, characterized in that the process of displacing the substance component according to a desired degree of purity several times in the container ( 10 ) in displacement chambers ( 20 ) is executed, which are arranged in the direction of gravity cascade one above the other. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend einer gewünschten Durchflussmenge der Vorgang des Verdrängens der Stoffkomponente in dem Behälter (10) in Verdrängungskammern (20) ausgeführt wird, die quer zur Gravitationsrichtung nebeneinander angeordnet sind.Method according to claim 1 or 2, characterized in that according to a desired flow rate the process of displacing the substance component in the container ( 10 ) in displacement chambers ( 20 ) is performed, which are arranged side by side transversely to the direction of gravity. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein rotationssymmetrischer Behälter (10) und trichterförmige Leitelemente (12) eingesetzt werden, wobei ein ringförmig geschlossener Mengenstrom (5) erzeugt wird, und dass das Waschfluid den ringförmig geschlossenen Mengenstrom (5) von innen nach außen bzw. von außen nach innen durchströmt.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that a rotationally symmetrical container ( 10 ) and funnel-shaped guide elements ( 12 ), wherein an annular closed flow rate ( 5 ) is generated, and that the washing fluid, the annular closed flow rate ( 5 ) flows from the inside to the outside and from the outside to the inside. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Bewegungsorgans in den Behälter (10) gezielt Bewegungsenergie eingebracht wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that by means of a movement organ in the container ( 10 ) targeted kinetic energy is introduced. Vorrichtung zur Stofftrennung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Behälter (10), der zum Aufnehmen und Trennen eines Stoffgemisches mit mindestens einer abzutrennenden Stoffkomponente mindestens zwei Verdrängungskammern (20) umfasst, die an einem Ende jeweils ein Leitelement (12), eine Öffnung zum Durchleiten eines Mengenstromes (5) des Stoffgemisches und eine Strömungseinrichtung (26) zum Zuführen eines Waschfluides aufweisen, dadurch gekennzeichnet, – dass die Öffnung als ein Zuführkanal (22) ausgebildet ist, durch welchen der Mengenstrom weitgehend verwirbelungsfrei zu einem angrenzenden Leitelement (12) strömbar ist, – dass zwischen dem Zuführkanal (22) und dem angrenzenden Leitelement (12) die Strömungseinrichtung (26) zum Zuführen des Waschfluides angeordnet ist und – dass die Strömungseinrichtung (26) in Abstimmung mit dem Zuführkanal (22) ausgebildet ist, so dass in einem Verdrängungsbereich der Mengenstrom (5) unter weitgehender Vermeidung von Verwirbelungen parallel und gleichgerichtet zu dem zugeführten Waschfluid verläuft, wobei eine Verdrängungsfläche etwa parallel zu dem Mengenstrom (5) gebildet ist.Device for separating substances, in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 5, with a container ( 10 ), for receiving and separating a substance mixture with at least one substance component to be separated, at least two displacement chambers ( 20 ), which at one end in each case a guide element ( 12 ), an opening for passing a mass flow ( 5 ) of the substance mixture and a flow device ( 26 ) for supplying a washing fluid, characterized in that the opening is designed as a feed channel ( 22 ) is formed, through which the mass flow largely turbulence-free to an adjacent guide element ( 12 ) is flowable, - that between the feed channel ( 22 ) and the adjacent guide element ( 12 ) the flow device ( 26 ) is arranged for supplying the washing fluid and - that the flow device ( 26 ) in coordination with the feed channel ( 22 ) is formed, so that in a displacement range of the flow rate ( 5 ) while largely avoiding turbulence parallel and rectified to the supplied Washing fluid extends, wherein a displacement surface is approximately parallel to the flow rate ( 5 ) is formed. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Verdrängungskammern (20) übereinander und/oder nebeneinander angeordnet sind.Apparatus according to claim 6, characterized in that a plurality of displacement chambers ( 20 ) are arranged one above the other and / or next to each other. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Leitelement (12) der Mengenstrom (5) zu dem Zuführkanal (22) leitbar ist.Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that by the guide element ( 12 ) the flow rate ( 5 ) to the feed channel ( 22 ) is conductive. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (10) rotationssymmetrisch und die Leitelemente (12) trichterförmig ausgebildet sind.Device according to one of claims 6 to 8, characterized in that the container ( 10 ) rotationally symmetrical and the guide elements ( 12 ) are funnel-shaped. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Behälter (10) ein rohrförmiger Träger (18) angeordnet ist und dass an einer Innenwand des Behälters (10) sowie dem Träger (18) Umlenkelemente (14a) und (141) vorgesehen sind.Device according to one of claims 6 to 9, characterized in that in the container ( 10 ) a tubular support ( 18 ) and that on an inner wall of the container ( 10 ) as well as the carrier ( 18 ) Deflecting elements ( 14a ) and (141) are provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bewegungsorgan in dem Behälter (10) vorgesehen ist.Device according to one of claims 6 to 10, characterized in that a movement member in the container ( 10 ) is provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitelemente (12) als Leitbleche ausgebildet sind.Device according to one of claims 6 to 11, characterized in that the guide elements ( 12 ) are formed as baffles. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrängungskammern (20) als gleich aufgebaute Module aufgebaut sind.Device according to one of claims 6 to 12, characterized in that the displacement chambers ( 20 ) are constructed as identically constructed modules. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Module wabenartig angeordnet sind.Device according to claim 13, characterized in that that the modules are arranged like a honeycomb.
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