DE1262921B - Method and device for treating solid or liquid particles in a centrifugal force field - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung von Feststoff- oder Flüssigkeitsteilchen in einem Fliehkraftfeld Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zur Behandlung von Feststoff- oder Flüssigkeitsteilchen in einem Fliehkraftfeld.Method and device for the treatment of solid or liquid particles in a centrifugal force field The invention relates to a method and devices for Treatment of solid or liquid particles in a centrifugal field.

In der Aufbereitungstechnik sind bereits zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen zur Behandlung von Feststoff- oder Flüssigkeitsteilchen in Fliehkraftfeldern bekannt. Dabei tritt vielfach auch das Problem der Ausscheidung der Teilchen aus dem Fliehkraftfeld auf, denn diese Ausscheidung der Teilchen stellt ein eigenes Problem dar: Sie ist meistens recht unbefriedigend, besonders dann, wenn es sich um die Ausscheidung von Teilchen aus dem Fliehkraftfeld eines Zyklons handelt, denn bei der Zyklonströmung handelt es sich um eine dreidimensionale Wirbelsenke. Es ist bekannt, daß Zyklone einen sogenannten Fraktionsentstaubungsgrad haben, d. h. daß der Abscheidungsgrad zu den feineren Teilchen hin progressiv schlechter wird. Als Ursache hierfür wurden Sekundärströmungen ermittelt, wie dies in F i g. 1 schematisch dargestellt ist.There are already numerous processes and Devices for the treatment of solid or liquid particles in centrifugal fields known. In many cases, the problem of particle precipitation also arises the centrifugal force field, because this separation of the particles represents its own Problem: It is usually quite unsatisfactory, especially when it is it is about the elimination of particles from the centrifugal force field of a cyclone, because the cyclonic flow is a three-dimensional vertebral depression. It it is known that cyclones have a so-called fraction dedusting degree, i. H. that the degree of separation towards the finer particles becomes progressively worse. The cause of this was determined to be secondary flows, as shown in FIG. 1 schematically is shown.

Bei der Umlenkung der Durchflußströmung treten Zentrifugalkräfte auf, die von der Umgebung aufgenommen werden müssen. Von der Durchflußströmung (durchgehende Pfeillinien) wird die Sekundärströmung (gestrichelte Pfeillinie) angetrieben. Die Sekundärströmung wirbelt bereits an die Wandung ausgeschleuderte Teilchen wieder auf, so daß diese von den äußeren Strömungsfäden der Durchflußströmung erfaßt und zum Teil wieder mitgeführt werden. Logischerweise sind die feineren Teilchen von dieser Wiederaufwirbelung am ehesten betroffen. Damit erklärt sich die zu den feineren Teilchen hin progressiv verminderte Abscheideleistung und der Fraktionsentstaubungsgrad der Zyklone.When the flow is deflected, centrifugal forces occur, that must be absorbed by the environment. From the flow rate (continuous Arrow lines) the secondary flow (dashed arrow line) is driven. the Secondary flow whirls particles that have already been ejected against the wall again so that it is captured by the outer flow threads of the flow through flow and partly be carried again. Logically, the finer particles are from most likely to be affected by this resuscitation. This explains the finer ones Particles towards progressively reduced separation efficiency and the degree of fraction dedusting the cyclones.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und entsprechende Vorrichtungen zu finden, durch welche diese Nachteile der Zyklone oder nach ähnlichem Prinzip arbeitender. Vorrichtungen beseitigt werden.The invention is now based on the object of a method and corresponding To find devices through which these disadvantages of the cyclones or the like Principle of working. Devices are eliminated.

Die Lösung der Aufgabe ist eine von einer Durchflußströmung erzeugte, im wesentlichen zweidimensionale Wirbelsenke, die an ihrem Umfang von einer stationären Strömung umgeben ist, die ihrerseits durch die übertragung von Schubspannungskräften von der Durchflußströmung angetrieben wird, dabei im gleichen Drehsinn mit der Wirbelsenke rotiert, wobei die Teilchen aus der Durchflußströmung in die umgebende stationäre Strömung ausgeschleudert werden, an deren Peripherie gelangen und im unteren Teil aus der Strömung entfernt werden.The solution to the problem is one generated by a flow, essentially two-dimensional vertebral cavity, which on its circumference of a stationary Flow is surrounded, in turn by the transmission of shear stress forces is driven by the flow, while rotating in the same direction as the vertebral cavity rotates, whereby the particles from the flow-through flow into the surrounding stationary Flow are thrown out, get to the periphery and in the lower part removed from the flow.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung F i g. 2 bis 4 an einer beispielhaften Ausführung näher erläutert.The invention is illustrated with reference to the drawing F i g. 2 to 4 on an exemplary Execution explained in more detail.

F i g. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für die Ausbildung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung. Danachbesteht dieVorrichtung aus einem im wesentlichen flachzylindrischen Gehäuse mit der radialen Begrenzungswand 1 und den zwei kreisscheibenförnügen seitlichen Begrenzungswänden 2, der Zufuhröffnung 3 für das Strömungsmittel, einem kurzen radialen Leitblech 4, der zentralen Auslaßöffnung 5 für das Strömungsmittel, dem Aüslaß 6 für die abgeschiedenen Beimengungen und einer Schleuse 7. Zur radialen Begrenzung der Strömung am Auslaß 6 können Leitbleche S vorgesehen werden.F i g. Fig. 2 shows a first embodiment for the construction of a device according to the invention. According to this, the device consists of an essentially flat cylindrical housing with the radial boundary wall 1 and the two circular disk-shaped side boundary walls 2, the supply opening 3 for the fluid, a short radial baffle 4, the central outlet opening 5 for the fluid, the outlet 6 for the separated additions and a sluice 7. To restrict the flow radially at the outlet 6, guide plates S can be provided.

Bei der in F i g. 2 im Schnitt gezeigten Vorrichtung tritt das Strömungsmittel mit den darin enthaltenen Beimengungen bei 3 in die Vorrichtung ein, durchströmt diese in Spiralbahnen 9 und verläßt die Vorrichtung durch den zentralen Auslaß 5. Das den Einlaß 3 radial begrenzende Leitblech 4 verhindert, daß die Durchflußströmung sich über den Radius R hinaus ausbreitet. Infolge der auftretenden Fliehkräfte werden die Beimengungen aus der Durchflußströmung in die sie umgebende und mit ihr im gleichen Drehsinn rotierende stationäre Strömung 10 ausgeschleudert. Da von der stationären Strömung her keinerlei Schleppkräfte in Richtung des zentralen Auslasses 5 für. die Durchflußströmung wirken, haben die in die stationäre Strömung ausgeschleuderten Teilchen keine Möglichkeit, wieder in die Durchflußströmung zurückgewirbelt zu werden, wie dies bei der in F i g. 1 gezeigten Strömung in einem Zyklon der Fall ist. Unter dem Einfluß der in der stationären Strömung wirkenden Fliehkräfte- gelangen die Teilchen an die periphere Begrenzungswand 1 und von dort in den Auslaß 6. Durch die Schleuse 7 werden die Teilchen aus der Vorrichtung ausgetragen.In the case of the in FIG. 2 device shown in section enters the fluid with the admixtures contained therein at 3 in the device, flows through this in spiral paths 9 and leaves the device through the central outlet 5. The baffle 4 radially delimiting the inlet 3 prevents the throughflow spreads beyond the radius R. As a result of the occurring centrifugal forces the admixtures from the flow into the surrounding and with it in the same Direction of rotation rotating stationary flow 10 ejected. As from the stationary Flow ago no dragging forces in the direction of the central outlet 5 for. the flow through flow have the ejected into the steady flow Particles no possibility of being whirled back into the flow stream, as in the case of the FIG. 1 is the case in a cyclone. Under the influence of the centrifugal forces acting in the steady flow Particles to the peripheral boundary wall 1 and from there into the outlet 6. Through the lock 7, the particles are discharged from the device.

Die F i g. 3 und 4 zeigen eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Für gleiche Teile sind die gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 2 verwandt. Die Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels ist erweitert um die am Umfang angeordneten Ringkammern 11 und 12. Diese Ringkammern sind vorgesehen, um den Absetzvorgang der Teilchen und ihre Entfernung aus den rotierenden Medien zu erleichtern. Damit die Teilchen aus der rotierenden stationären Strömung entfernt werden- können und in den Auslaß 6 gelängen, ist es notwendig, ihre Geschwindigkeit in Umfangsrichtung zu- vermindern. Dazu ist es erforderlich, sie in Bereiche geringer Umfangsgeschwindigkeiten zu schaffen. Bei geringen Gutkonzentrationen ist die Grenzschicht an der Peripherie hierfür geeignet. Bei sehr großen Mengen an abzuscheidenden Teilchen könnte aber die Stärke der Grenzschicht nicht ausreichen, um alle Teilchen aufzunehmen, so -daß allmählich eine starke Teilchenanreicherung in der stationären Strömung erfolgen könnte. Um das zu verhindern, ist vorgesehen, die Teilchen durch schmale Ringschlitze 13, 14 in die Ringkammern 11, 12 auszuschleudern. Die Ringschlitze werden begrenzt von kegeligen Blechen 15, 16 und von einem im Querschnitt dreieckigen Ring 17. Da -durch die engen Schlitze 13, 14 nur sehr wenig Strömungsenergie auf das Medium in den beiden Ringkammern 11 und 12 übertragen wird, ist die Rotation darin verhältnismäßig gering, so daß die Teilchen abgebremst werden und daher leichter aus der Strömung ausfallen in den Auslaß 6.The F i g. 3 and 4 show a further embodiment of the invention Procedure. For same Parts are given the same reference numerals as in Fig. 2 related. The apparatus of this embodiment is expanded around the annular chambers 11 and 12 arranged on the circumference. These annular chambers are provided about the settling process of the particles and their removal from the rotating media to facilitate. So that the particles are removed from the rotating steady flow and can get into the outlet 6, it is necessary to control their speed reduce in the circumferential direction. To do this it is necessary to lower them in areas To create peripheral speeds. The boundary layer is at low concentrations of goods suitable for this at the periphery. With very large amounts of particles to be separated but the thickness of the boundary layer might not be sufficient to accommodate all particles, so -that gradually a strong accumulation of particles in the steady flow could be done. To prevent this from happening, it is intended to narrow the particles through Hurling ring slots 13, 14 into the ring chambers 11, 12. The ring slots are limited by conical sheets 15, 16 and a triangular cross-section Ring 17. As a result of the narrow slots 13, 14 only very little flow energy the medium is transferred in the two annular chambers 11 and 12 is rotation relatively small therein, so that the particles are slowed down and therefore lighter fall out of the flow into outlet 6.

Um besonders günstige Energieumsätze zu erzielen, ist es vorteilhaft, die mit Drall den zentralen Auslaß 5 verlassende Strömung unmittelbar dem Laufrad eines Exhaustors zuzuführen. F i g. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit zwei Exhaustoren 19 und 21, die je an einem der zentralen Auslässe 5 unmittelbar angeflanscht sind. Die Exhaustorlaufräder 20 und 22 können eine gemeinsame Antriebswelle haben, so daß nur ein Antriebsmotor 24 erforderlich ist. Diese Ausführung gestattet eine kompakte und besonders wirtschaftliche Bauweise einer Abscheidevorrichtung nach der Erfindung.In order to achieve particularly favorable energy conversions, it is advantageous to feed the flow leaving the central outlet 5 with a swirl directly to the impeller of an exhaustor. F i g. 4 shows an exemplary embodiment with two exhaustors 19 and 21, which are each flanged directly to one of the central outlets 5. The exhaust impellers 20 and 22 can have a common drive shaft so that only one drive motor 24 is required. This design allows a compact and particularly economical construction of a separation device according to the invention.

DieErfindung zeigt auch dieLösung für die zweckmäßige und einfache Ausführung einer wirksamen Naßentstaubungseinrichtung auf. Dazu wird in wenigstens einer der seitlichen Begrenzungswände 2 wenigstens eine Öffnung 18 für die Eindüsung einer Benetzungsflüssigkeit vorgesehen, wobei sich die Anzahl der Öffnungen 18 nach der gewünschten Dichte der Benetzung in der rotierenden Strömung richtet. Die Vorrichtung funktioniert im wesentlichen so, wie dies vorher bereits beschrieben ist. Die eingedüsten Flüssigkeitsteilchen bewegen sich unter dem Einfluß der Fliehkraft an die Peripherie der Strömungsfeldes, wobei sie die von der Durchflußströmung mitgeführten Teilchen benetzen, einfangen und mitreißen. Das trifft speziell auch für die sehr kleinen Teilchen zu, die unter dem Einfluß der Schleppkräfte der Durchflußströmung zunächst von dieser in Richtung des zentralen Auslasses 5 mitgeführt werden. Die Flüssigkeitsteilchen bilden mit den Feststoffteilchen größere »Agglomerate«, so daß die Fliehkräfte gegenüber den Schleppkräften überwiegen und so auch die allerfeinsten Beimengungen an die periphere Begrenzungswand 1 ausgeschleudert werden können.The invention also shows the solution for the convenient and simple implementation of an effective wet dedusting device. For this purpose, at least one opening 18 for the injection of a wetting liquid is provided in at least one of the lateral boundary walls 2, the number of openings 18 depending on the desired density of wetting in the rotating flow. The device functions essentially as previously described. The injected liquid particles move under the influence of centrifugal force to the periphery of the flow field, wetting, trapping and entraining the particles carried along by the flow. This also applies specifically to the very small particles which are initially carried along by the flow in the direction of the central outlet 5 under the influence of the drag forces of the flow through it. The liquid particles form larger "agglomerates" with the solid particles, so that the centrifugal forces outweigh the drag forces and so even the finest admixtures can be thrown out onto the peripheral boundary wall 1.

Bei einer nicht gezeichneten Ausführungsform kann die Benetzungsflüssigkeit auch durch in die Kammer hineinragende Rohre zugeführt werden. Mehrere Schlitze oder Düsen in den Rohren bewirken dann eine gleichmäßige Verteilung der Benetzungsflüssigkeit quer zur Strömung. Das führt zwar zu einer geringen örtlichen Störung der Strömung, die aber in diesem Bereich nicht mehr wichtig ist.In an embodiment not shown, the wetting liquid can also be supplied through pipes projecting into the chamber. Multiple slots or nozzles in the pipes then cause an even distribution of the wetting liquid across the current. Although this leads to a slight local disturbance of the flow, which is no longer important in this area.

Um zu verhindern, daß durch Kriechströmungen entlang der beiden seitlichen Begrenzungswände 2 Teile der Benetzungsflüssigkeit zum zentralen Auslaß 5 gelangen, kann zwischen diesem und der am nächsten gelegenen Zufuhröffnung für das Benet zungsmittel eine Abschälkante vorgesehen werden. Der an der Abschälkante entlangkriechende Flüssigkeitsfilm wird von der Strömung wieder aufgewirbelt und unter dem Einfluß der Fliehkraft an die radiale Begrenzungswand ausgeschleudert.To prevent creeping currents along the two side Boundary walls 2 parts of the wetting liquid reach the central outlet 5, can be between this and the closest supply opening for the wetting agent a peeling edge can be provided. The liquid film creeping along the peel edge is whirled up again by the current and increases under the influence of centrifugal force ejected the radial boundary wall.

Claims (11)

Patentansprüche: 1, Verfahren zur Behandlung von Feststoffteilchen oder Flüssigkeitsteilchen in einem Fliehkraftfeld, gekennzeichnet durch eine von einer Durchflußströmung erzeugte Wirbelsenke, die an ihrem Umfang von einem stationären Strömungsmedium umgeben .ist, welches durch die übertragung von Schubspannungskräften von der Durchflußströmung angetrieben wird und im gleichen Drehsinn mit der Wirbelsenke rotiert. Claims: 1, a method for treating solid particles or liquid particles in a centrifugal force field, characterized by one of A vortex depression generated by a through-flow flow, the circumference of which is from a stationary Flow medium surrounded .is, which by the transmission of shear stress forces is driven by the flow and in the same direction of rotation with the vertebral depression rotates. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine flachzylindrische Kammer mit wenigstens einem zentralen Auslaß (5) für das Strömungsmittel und wenigstens einer in der Seitenwand angeordneten Einlaßöffnung (3) für das Strömungsmittel, wobei sich die Kammer als radiale Erweiterung über den äußeren Radius (R) der Einlaßöffnung (3) hinaus erstreckt. 2. Device for performing the method according to claim 1, characterized through a flat cylindrical chamber with at least one central outlet (5) for the fluid and at least one inlet opening arranged in the side wall (3) for the fluid, with the chamber extending over as a radial extension the outer radius (R) of the inlet opening (3) extends out. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch wenigstens einen am Umfang der erweiterten Kammer angeordneten Ringraum (1s./12) zur Aufnahme der ausgeschleuderten Teilchen, der durch Schlitze (13,14) mit der erweiterten Kammer in offener Verbindung steht. 3. Apparatus according to claim 2, characterized by at least one annular space (1s./12) arranged on the periphery of the enlarged chamber for receiving the ejected particles, which is in open connection with the enlarged chamber through slots (13, 14). 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und/oder 3, gekennzeichnet durch eine die Einlaßöffnung (3) radial zur erweiterten Kammer begrenzende Leitwand (4). 4. Apparatus according to claim 2 and / or 3, characterized by the inlet opening (3) baffle (4) delimiting radially to the enlarged chamber. 5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch zwei Einlaßöffnungen (3), die in den seitlichen Begrenzungswänden (2) einander gegenüberliegend angeordnet sind. 5. Device according to one or more of claims 2 to 4, characterized by two inlet openings (3), which are arranged opposite one another in the side boundary walls (2) are. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Einlaßöffnung (3), gegen die Strömungsrichtung gesehen, abnimmt. 6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the width of the Inlet opening (3), seen against the direction of flow, decreases. 7. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Auslaßöffnung (5) in unmittelbarer und direkter offener Verbindung mit der Ansaugöffnung eines Exhaustors (19) steht. B. 7. Device according to claim 2 or 3, characterized in that the central outlet opening (5) in immediate and direct open connection with the intake opening of an exhaustor (19) stands. B. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Exhaustoren (19, 21) vorgesehen sind, deren Ansaugöffnungen direkt mit symmetrischen Auslaßöffnungen (5) des Abscheiders in Verbindung stehen. Device according to claim 7, characterized in that two exhaustors (19, 21) are provided, the suction openings directly with symmetrical outlet openings (5) of the separator. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufräder (20, 22) der Exhaustoren (19, 21) auf einer gemeinsamen Antriebswelle (23) artgeordnet sind. 9. Apparatus according to claim 7 and / or 8, characterized in that the running wheels (20, 22) of the exhaustors (19, 21) are kind of arranged on a common drive shaft (23). 10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine in der seitlichen Begrenzungswand zwischen Einlaßöffnung und Auslaßöffnung angeordnete Öffnung für die Einführung von Reaktionsmedien. 10. Device according to one or more of the preceding claims, characterized through at least one in the lateral boundary wall between the inlet opening and Outlet opening arranged opening for the introduction of reaction media. 11. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen hintereinandergeschaltet sind, von denen eine als Trockenabscheider und die nachgeschaltete als Naßabscheider eingerichtet ist.11. Device according to claim 2 or 3, characterized in that two devices according to the invention are connected in series, one as a dry separator and the downstream is set up as a wet separator.