JP2018533479A - サイクロンシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、詳細には、偏心の、好ましくは接線状の供給ラインおよび中央の回収ラインを含む、最上部区域を備える、準備機器のためのサイクロンシステムに関する。本発明はまた、サイクロンを動作させる方法に関する。サイクロンシステムが、サイクロンの中心軸に対して０°よりも大きく、かつ２０°未満の角度で広がる、広がった放出口コーンを有する。【選択図】図９

Description

本発明は、サイクロンシステムに関する。一般に本発明は、ロータリセパレータに関する。

そのようなシステムが、全体が参照される国際特許出願ＰＣＴ／ＤＥ２０１５／０００４０５号により公知である。詳細には、本発明は、上記明細書に記載されるようなサイクロンに関する。

サイクロンで粒子を処理する前に、粒子を調整器で処理することが好ましい。そのために、とりわけ、液体を含有する粒子が問題となり、この粒子が、調整器で繊維を融解される。この場合、粒子を混ぜ合わせるために調整器が使用され、粒子が互いに摩擦を起こすことにより、繊維融解を引き起こす。調整器の有効性、および詳細には繊維融解に必要なエネルギー消費が、調整器の設計に大いに依存する。

詳細には砂のような粒子を除去するために、調整器の下層流ですすぎ洗いされた粒子を、好ましくは単段または多段の液体サイクロンでさらに処理することができる。そのような液体サイクロンは、その構造に関しては単純であり、高度の効率をもたらし、エネルギーをほとんど必要としない。化学物質の使用法に依存して、そのような液体サイクロンでアルミニウム粒子も取り除くことができる。サイクロン内に蓄積する繊維を、ディスクフィルタもしくは沈殿濃縮装置で取り除くことができる、または調整器の上流に戻すことができる。

そのような分離処理の完了後、高度に濃縮された浄水レベルで始まり、ほとんど真水で終わる多段浄化処理を続けることができる。

調整器および／またはサイクロン内で混合物をより容易に分離することができるように、水よりも軽い、または重い液体で、混合物の小部分を分離することが推奨される。たとえば、水に食塩またはアルコールを加えることにより、これを達成することができる。しかしながら、たとえば油などの疎水性液体もまた使用することができる。

１よりも大きな密度を有する物質が、一般に液体サイクロンで分離される。しかしながら、そのような物質が、特有の流動条件により影響を受ける可能性がある。この特有の流動条件のために、逆流を生み出すように、テーパ状の収集コーンまたは放出コーン内で、水などの液体を液体サイクロンの下端に加えることができる。好ましくは、ノズルまたは流入物開口部を介して流体を加える。これらのノズルまたは流入物開口部を、外周の方々に分散させ、１つまたは複数のレベルで配置することができる。
層流が分離を促進するように、取り入れ口の流動を計測すべきである。

サイクロンシステムが、互いに直列に接続された複数のサイクロンから製造される場合が、特に好ましい。そのために、好ましくは、伸長する出力コーンが中央放出口に隣接するサイクロンとしてサイクロンが設計される。好ましい別の実施形態が、従属クレームの目的である。

本方法によれば、混合物小部分が、最初に第１のサイクロンで、その後、第２のサイクロンで処理され、そこでは、選択性を高めるために、第２のサイクロンよりも第１のサイクロンで、より多くの液体を逆流に加える。それにより、逆流に多量の流体を追加することによって、選択性の向上を達成することができ、その一方で、後続の１つまたは複数のサイクロンで、加える流体の量を低減することができる。

調整により、少なくとも第１のサイクロンから出力コーンで、好ましくはペースト状物質として物質を連続的に得ることが可能になる。さらに、放出物質の沈殿物がサイクロン内に残り、かつ放出が手近にある入力に従って連続的に行われるように、放出弁を十分広く開くだけである。このために、センサが、制御機器を介して弁の開口部を制御するために、放出の際の沈殿物レベルを検出することができる。

代表的実施形態を図面に示す。

２つの小型液体サイクロンおよび１つの大型液体サイクロンを用いて複合物質を処理するための装置を概略的に示す。 互いに直列に接続された２つのサイクロンの、２つの拡大図である。 図２の第１のサイクロンの頭部領域である。 図２の第１のサイクロンの狭くなった領域である。 図２の第１のサイクロンの上部放出口である。 図２に示すサイクロンの下部領域である。 図２に示す第２のサイクロンである。 ２つの小型液体サイクロンおよび２つの大型液体サイクロンを用いて複合物質を処理するための装置を概略的に示す。 二重壁出力コーンを有するサイクロンの切り欠き図である。

図１は、大型液体サイクロン２を有する装置に調整器１を統合することを示す。この液体サイクロン２が、入力コーン３および頭部領域４を有する。頭部領域には、接線状流入給送口５および中央放出口６が提供される。入力コーン３が、頭部領域４まで伸長することができ、その結果、頭部領域はまた、円錐状に設計される。代わりの実施形態では、入力コーン３はまた、円筒状とすることができる。

入力コーン３の下端に、より小さな直径７を見いだすことができ、下端が、圧縮する要素のように、入力コーン３から、伸長する出力コーン８に通じている。出力コーン８の下端に、さらにまたテーパ状であり、かつ放水路１０を通り抜ける放出開口部１１を有する、収集コーン９が提供される。

調整器１が、その上部領域１２にスクリュー１３を、および真下に、下層流１５と上部領域１２を分離するストレーナ１４を有する。スクリュー１３は、好ましくは、スクリーンプレートを介してストレーナ１４の上だけでスライドするらせん状構造物のように形作られ、それにより、物質を外側に、半径方向に放出する。らせん状構造物につながるスクリューは、調整器の下部領域の中に空気が入るのを回避するために、および調整器内の空気の放出を容易にするために、好ましくはなしで済ませられる。

調整器１で処理される物質混合物１６が、放出スクリューコンベヤ１７を用いて放出され、緩衝器１８まで運ばれ、緩衝器１８が、必要に応じて収集器１９に供給するために大量の物質混合物を保持することができ、収集器１９から、物質が、遠心ポンプ２０を介して液体サイクロン２の分散した流入給送口５に運ばれる。収集器２１が、水２２を有する回路で物質を希釈し、次いで、物質を液化状態で遠心ポンプ２０に供給するのに役立つ。収集器２１を、遠心ポンプ２０を介して運ぶことができる濃度を達成するために液体が加えられるスクリューコンベヤとして設計することができる。

放出コイル、または放出スクリューコンベヤ１７および緩衝器１９の代わりに、特に大きな放出コイルを提供することができ、それにより、一方では、調整器１の上部進路から物質を得ることができるようになり、他方では、できるだけ多くの物質を蓄積することができるようになり、次いで、物質を徐々に液化し、遠心ポンプ２０に加えることができる。

液体サイクロン２では、物質が、最初にらせん状構造物を通り狭窄部７まで動き、そこから出力コーン８の中に進み、出力コーン８で放出路１０を介して物質の小部分が得られる。その他の物質が、出力コーン８の内部でらせん状構造物を通って動き、次いで、さらにまた入力コーン３の中に上がり、中央放出口６を介して調整器１に戻る。

サイクロン２の下部領域８内にある供給開口部２３により、半径方向に外側から内側に整列した流動構成要素を通してサイクロン内の物質の分離を容易にするために、水または別の液体を供給することが可能になる。このために、供給開口部を、ノズルとして設計することができ、それにより、液体が、規定された流動方向でサイクロンの中に入ることができるようになる。

交差点２４で、主流が、弧状にライン２５の中に入り、そこから遠心ポンプ２６に入る。それにより、この遠心ポンプ２６が、サイクロン２の中央放出口６から、サイクロン２の接線状流入給送口５に運ぶ。

必ずしも必要ではないバイパス２７により、部分流を循環ポンプ２０の前で引き離すことができるようになり、直接または収集器２１を介して、部分流を遠心ポンプ２０に戻すことができるようになる。

液体サイクロン２と、調整器１と、遠心ポンプ２０の間の回路により、より長い期間、混合物１６を処理することが可能になり、放出開口部１１で遠心ポンプから、異なる小部分を得ることが可能になる。

価値のあるすべての小部分が得られると、スライド式転換１８が切り替えられ、詳細にはポリオレフィンなどの軽い物質、たとえば、ポリエチレンおよびポリプロピレンが放出される。

それにより、液体サイクロン２で流体２２を選択することにより、さまざまな塑性物質を、それまでに分離することができる。一代替形態として、水よりも軽い、または重たい流体を含有する別のサイクロンで転換１８後に、プラスチックを分離することができる。

新しい物質２８が、遠心ポンプ２０の前に、収集器２１に物質混合物として加えられる、またはたとえば、緩衝器１９などの別の地点で加えられる。

調整器１の下層流１５が、ポンプ２９を介して小型サイクロン３０に加えられ、そこでは、たとえば、砂、または同じくアルミニウム３１が分離され、放出され、一方では、粗粒の不純物が取り除かれた懸濁液３２が、第２のサイクロン３３に導かれ、第２のサイクロン３３では、微粒３４が沈み、放出され、その一方で、不純物を取り除かれた繊維物質３５が、上部進路を介して放出され、フィルタ３６に供給される。この場合、繊維物質が分離されるが、その一方で、液体が、ライン３７を介して収集器２１に進み、そこから、遠心ポンプ２０に到達する。

図８は、直列に接続された２つの大型サイクロンの使用法を示す。それに関して、小型サイクロンが、０．５ｍｍ未満の最大直径、および１００ｍｍ未満の流入給送口直径を有するが、その一方で、大型サイクロンが、０．７ｍよりも大きな最大直径、および流入給送口で１５０ｍｍよりも大きな直径を有する。この配置は、図１で記述した配置に対応し、サイクロン２を最初に流れ抜けて、次いで、サイクロン２’を流れ抜ける。

小型サイクロンの１つの原理、および２つの小型サイクロンの相互作用について、図２〜図７に示す例に基づき以下に記述する。

図２に示す複数のサイクロンのうち、１つのサイクロンだけを用いて、異なる物質の良好な分離をすでに達成することができるが、そのようなサイクロンの組合せが、分別の可能性を提示する。そのために、２つ以上のサイクロンを、互いに直列に接続する。処理すべき物質４０が、接線状流入給送口４１を介して第１のサイクロン４２の中に入る。第１のサイクロン４２で、物質が、粗粒の不純物が取り除かれた懸濁液４３および粗粒４４に分離され、粗粒４４を、放出口４５を介して第１のサイクロン４２から取り除くことができる。

粗粒を取り除くために、サイクロン４２の下端に、スライダ４７および４８によりそれぞれ最上部および底部で制限される収集容器４６が存在する。収集容器４６内の開口部４９および５０が、充填水を供給および排出するために、および換気のために使用される。

スライダ４７の上方、かつサイクロン４２の下部領域内にある開口部５１が、サイクロンの下部領域内で、逆流する水をサイクロン４２に供給するために使用される。

サイクロン４２が、円錐状または円筒状の上部５２，および狭窄部５３からなり、狭窄部５３の下で、円錐状サイクロン要素が下方に伸長する。

第１のサイクロン４２の下流に第２のサイクロン５５があり、第１のサイクロン４２の上部進路上で粗粒の不純物が取り除かれた懸濁液４３が、第２のサイクロン５５の接線状流入給送口５６に供給される。第２のサイクロン５５が、第１のサイクロン４２のように構築され、粗粒の不純物を取り除かれた懸濁液と粗粒５７を分離するために使用され、粗粒５７が、放出口５８で第２のサイクロン５５から取り除かれる。第２のサイクロン５５の上部進路上で、粗粒および微粒の不純物を取り除かれた懸濁液５９が、第２のサイクロン５５から取り除かれる。また、第２のサイクロンで、逆流する水６０が、サイクロンでの分離を支援し、スライダ６１および６２が、収集容器６３の範囲を定め、収集容器６３上に、換気のため、および充填水のための開口部６４および６５が提供される。

図３は、粗粒７０、微粒７１、および繊維物質７２を接線状流入給送口４１にどのように供給するかを示す。粗粒および微粒で汚染されたこの繊維物質懸濁液７０、７１、７２が、ポンプ２９を用いて第１のサイクロン４２の中に接線方向に運ばれる。サイクロン４２内に、一次渦と呼ばれる、下方を向く渦７３が形成される。この一次渦が最初、繊維物質、粗粒、および微粒を下方に引っ張る。流体の質量よりも大きな比重量を有する粒子が、本例では粗粒７０および微粒７１を含む。これらの粒子が、大きな遠心力のために一次渦７３から外に押し出され、コーン５２の縁部上に沈む。

円錐状の形状５２、および狭窄部５３のために、渦７３が、逆回転するように強制される。上方を向く第２の渦、すなわち二次渦７４が形成され、二次渦７４が、軽い粒子と共に上方に移動し、上方進路を越えて第２のサイクロン５５の中に輸送される。粗粒７０および微粒７１が、この場合も第１のサイクロン４２の下部５４に沈む。

図５は、軽い方の微粒７１の沈降が、下から供給される、逆流する水５１のために妨げられること、および軽い方の微粒７１が、最初はコーン５４内の懸濁液内に保持されることを示す。次いで、軽い方の微粒７１が、上方に流れる渦７４の中に入り、上部進路を介して、繊維物質７２と共に第２のサイクロン５５の中に輸送される。

重い方の粗粒７０が、逆流する水５１により止まらず、さらにまた沈む。これによって、純粋な粗粒小部分４４が、第１のサイクロン４２内にもたらされ、この小部分４４を、収集容器４６を介してペースト状の形で取り除くことができる。

逆流する水５１の量に起因して、それにより、分別の結果を決定することができる。

図７は、第２のサイクロン５５内の分離を示し、第２のサイクロン５５の接線状流入給送口５６で、繊維物質７２および微粒７１からなる、粗粒の不純物が取り除かれた繊維物質懸濁液が供給される。繊維物質７２および微粒７１が、第２のサイクロン５５の上部７５で一次渦７６を形成し、微粒７１が、一次渦７６から外に押し出され、コーン７５の縁部上に沈む。不純物を取り除かれた繊維物質７２が、上部進路７８を介して二次渦７７で放出される。

微粒７１が、第２のサイクロン５５内で沈み、その結果、微粒小部分が、第２のサイクロン５５の下部領域７９内にもたらされ、その小部分を、収集容器６３を介してペースト状微粒小部分８０として取り除くことができる。下部コーン７９が長いほど、それに応じて遠心性部分を設計したとき、それだけ微細な、分離すべき微粒を上部領域７５内で分離することができる。第２のサイクロン５５では、一般に、逆流する水をまったく使用しない。

サイクロンの上部が、円筒状領域を有することができる、またはさらに完全には、狭窄部まで円筒状とすることができる。さらに、この円筒状領域を、サイクロンの上部領域内のパイプとして、狭窄部の下の円錐状領域よりも狭くすることができる。

図９は、より小型のサイクロンとして、または詳細には同じくより大型のサイクロンとして使用することができる液体サイクロン９０を示す。上部領域９１では、処理すべき流体が、サイクロンの中に接線方向に入り、らせん状構造物の中で、同じく形状を円筒形とすることができる円錐状の壁９３上を、出力コーン９４が後ろに隣接する地点９３まで動く。中心軸９６に対して６°〜７°までの、壁９２の小さな角度９５が、出力コーン内に十分な層流を用意する。

出力コーン９４が、二重壁設計の、再度狭くなる収集コーン９７に接合される。外壁９８が、水または気体のための、２つの流入給送口１００、１０１を有し、内壁１０２が、流入給送口１００および１０１の上方に複数の供給開口部１０４を有する上部領域１０８を有する。供給開口部が、壁の中に垂直に孔を開けられた、内壁１０３内の孔であるので、中心軸９６の法線１０７に対して０°よりも大きく、かつ好ましくは２０°未満の持ち上げ角１０６で、供給流１０５がもたらされる。供給開口部１０４の孔の直径が、２ｍｍ〜６ｍｍであり、好ましくは、およそ４ｍｍである。流入給送口１００および１０１が、反対側にある内壁１０３の外側に衝突し、かつ内壁１０３と外壁９８の間に分散する流動をもたらす。これによって、壁の間に超過圧力がもたらされ、それにより、供給開口部１０４経由で至る、サイクロン内の粒子に上向きの推進力を与えるために少し上方を向く安定した、均一に分散した流れが、サイクロンの中に入ることが確実になる。これによって、軽い方の粒子が上方に流れ、その一方で、重い方の粒子が下方に沈む効果が強まる。

Claims (15)

1. 分散した、好ましくは接線状流入給送口（５）および中央放出口（６）を有する頭部領域（４）、ならびに中心軸（９６）を有する伸長する出力コーン（８）を備える、詳細には調整器（１）のためのサイクロンシステムであって、前記出力コーン（８）が、前記中心軸（９６）に対して０°よりも大きく、かつ２０°未満の角度（９５）で伸長することをと特徴とするサイクロンシステム。
2. 前記頭部領域（４）が、前記伸長する出力コーン（８）まで円筒状であることを特徴とする、請求項１に記載のサイクロンシステム。
3. さらにまたテーパ状の収集コーン（９）が、前記出力コーン（８）と隣接することを特徴とする、請求項１または２に記載のサイクロンシステム。
4. ロック可能な放出開口部（１１）が、前記出力コーン（８）または前記収集コーン（９）に隣接することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のサイクロンシステム。
5. 前記放出開口部（１１）が、放出路（１０）を有することを特徴とする、請求項４に記載のサイクロンシステム。
6. 前記放出開口部（１１）が、連続的に調整された放出を可能にする弁を有することを特徴とする、請求項４または５に記載のサイクロンシステム。
7. 前記中心軸（９６）の法線（１０７）に対して０°よりも大きく、かつ好ましくは２０°未満の持ち上げ角（１０６）で供給流（１０５）がもたらされるような方法で壁（１０３）の中に配置される、流体または気体の流入給送口のための供給開口部（１０４）を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のサイクロンシステム。
8. 前記壁（１０３）が、断面が二重壁であり、前記外壁（９８）上に少なくとも１つの流入給送口開口部（１００、１０１）、および前記内壁（１０３）上に複数の供給開口部（１０４）を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のサイクロンシステム。
9. 前記内壁（１０３）が前記流入給送口開口部（１００、１０１）を通して供給される媒体のための衝突面を形成するように前記供給開口部（１０４）をまったく有しない領域（１０８）内部に、前記少なくとも１つの流入給送口開口部（１００、１０１）、および好ましくは各流入給送口開口部が配置されることを特徴とする、請求項８に記載のサイクロンシステム。
10. ０．７ｍｍよりも大きな最大直径を有する複数のサイクロン（２、２’）、および１５０ｍｍよりも大きな直径を有する接線状流入給送口（５）が、浄化度を高めるために直列に接続されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のサイクロンシステム。
11. 前記サイクロン内部の流動がコリオリの力によって支援されるような方法で、前記接線状流入給送口（５）が配置されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のサイクロンシステム。
12. サイクロンを動作させる方法であって、前記出力コーン（８）が、動作中に流体で完全に満たされ、かつ外側の領域内に下方を向く回連流が存在し、かつ中央領域内に上方を向く流動が前記存在するような方法で、前記伸長する出力コーン（８）内部に前記流動が設定されることを特徴とする方法。
13. 前記頭部領域（４）はまた、動作中に流体で完全に満たされ、前記外部領域内に下方を向く回連流が存在し、前記中央領域内に上方を向く流動が存在することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 混合物小部分が、最初に第１のサイクロン（２）で、その後、第２のサイクロン（２‘）で処理され、選択性を高めるために、前記第２のサイクロンよりも前記第１のサイクロンで、より多くの液体が逆流に加えられることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の方法。
15. 物質が、好ましくはペースト状物質として、少なくとも前記第１のサイクロンから前記放出開口部（１１）で連続的に得られることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。

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