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