DE1261091B

DE1261091B - Process for the separation of particles of different weights and sizes and device for carrying out the process

Info

Publication number: DE1261091B
Application number: DEH38394A
Authority: DE
Inventors: Ira Boyd Humphreys
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1959-01-19
Filing date: 1960-01-16
Publication date: 1968-02-15

Description

Verfahren zur Trennung von Teilchen verschiedener Wichte und Größe und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Trennung von Teilchen verschiedener Wichte und Größe im Gegenstrom einer tangential zugeführten Trübe dieser Teilchen zu einem Flüssigkeitsstrom sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.Process for the separation of particles of different weights and sizes and device for carrying out the method The invention relates to a method for the separation of particles of different weights and sizes in a countercurrent tangential supplied turbidity of these particles to a liquid stream and a device to carry out the procedure.

Es sind Vorrichtungen zum Klassieren bekannt, bei denen am oberen Ende einer Rotationskammer tangential ein Trübestrom und etwas tiefer, ebenfalls tangential, ein Klassierstrom eingeleitet wird. Bei diesen Vorrichtungen treffen die Ströme etwa punktförmig oder in einem mehr oder weniger begrenzten Bereich aufeinander. Dadurch treten Turbulenzen oder ungleichmäßige Kräfteverteilungen auf, die den Klassiervorgang stören. Diese Störungen werden dann besonders nachteilig, wenn vorübergehende Druckunterschiede bei der Einleitung der Ströme in die Kammer auftreten. Dadurch ist die Klassierung mit diesen bekannten Vorrichtungen verhältnismäßig mangelhaft.There are known devices for classifying in which at the top At the end of a rotation chamber, a turbidity flow tangentially and a little deeper, also tangential, a classifying flow is initiated. Meet at these devices the currents approximately punctiform or in a more or less limited area on top of each other. This causes turbulence or uneven distribution of forces, which affects the classification process disturb. These disturbances are particularly disadvantageous when there are temporary pressure differences occur when the currents are introduced into the chamber. This is the classification relatively poor with these known devices.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trennung von Teilchen verschiedener Wichte und Größe zu schaffen, bei denen die Nachteile der bekannten Vorrichtungen nicht auftreten und mit denen eine äußerst scharfe Klassierung möglich ist.The invention is based on the object of a method and a device to create the separation of particles of different weights and sizes in which the disadvantages of the known devices do not occur and with which one is extremely sharp classification is possible.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Trennung von Teilchen verschiedener Wichte und Größe in Gegenströmun# einer tangential zugeführten Trübe dieser Teilchen zu einem Flüssigkeitsstrom dadurch gelöst, daß der rotierende Trübestrom in eine vertikal aufsteigende Flüssigkeitssäule von entgegengesetzter Rotationsrichtung eingeleitet wird.The object on which the invention is based is achieved with a method for the separation of particles of different weights and sizes in countercurrent tangentially fed turbidity of these particles to a liquid flow through it solved that the rotating turbidity flow in a vertically rising column of liquid is initiated from the opposite direction of rotation.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens bildet der tangential zugeführte Trübestrom vor dem Zusammentreffen mit der entgegengesetzt rotierenden Flüssigkeitssäule einen rotierenden Trübemantel um diese Flüssigkeitssäule herum.According to a further development of the method according to the invention the tangentially supplied turbidity flow before meeting the opposite rotating column of liquid a rotating turbidity jacket around this column of liquid hereabouts.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst durch a) eine obere Ringkammer mit tangentialer Einlaßleitung für die Trübe; b) eine zur oberen Ringkammer konzentrische untere ringförmige Kammer mit einer zur Einlaßleitung entgegengesetzt tangentialen Einlaßleitung, c) ein zur oberen Ringkammer konzentrisches Überströmrohr, das die Innenwand der oberen Ringkammer bildet und am oberen Ende eine Auslaßöffnung aufweist, d) ein zu den Ringkammern konzentrisches, an die obere Ringkammer nach unten anschließendes vertikales Standrohr, das die Innenwand der unteren ringförmigen Kammer bildet, e) eine zum Standrohr konzentrische Auslaßöffnung unterhalb des Standrohres.The object on which the invention is based is achieved with a device to carry out the method according to the invention solved by a) an upper annular chamber with tangential inlet line for the pulp; b) one concentric to the upper annular chamber lower annular chamber with one tangential opposite to the inlet duct Inlet line, c) a concentric to the upper annular chamber overflow pipe, which the Forms the inner wall of the upper annular chamber and has an outlet opening at the upper end, d) a concentric to the annular chambers, adjoining the upper annular chamber at the bottom vertical standpipe that forms the inner wall of the lower annular chamber, e) an outlet opening below the standpipe which is concentric to the standpipe.

Nach der erfindungsgemäßen Lehre treffen nicht wie bei den bisher bekannten Vorrichtungen oder Verfahren die Ströme punktförmig oder in einem mehr oder weniger eng begrenzten Bereich aufeinander, vielmehr werden zunächst rotierende Flüssigkeitsmäntel erzeugt, und zwar in koaxial aufeinanderliegenden Bereichen. Erst wenn diese Flüssigkeitsmäntel entstanden sind, werden sie über ihre gesamten Umfänge bzw. später über ihre gesamten Umfangsflächen miteinander in Berührung gebracht. Diese sich relativ und gegeneinander bewegenden Flüssigkeits-»Hülsen« gestatten eine wesentlich bessere Klassierung als mit den bekannten Einrichtungen. Das ist offenbar auf die gleichmäßige Kräfteverteilung in den rotierenden Flüssigkeitshülsen zurückzuführen. Durch die gleichmäßige Kräfteverteilung wird der Klassiervorgang in Rotationsrichtung hinter der Einleitöffnung sehr viel weniger gestört, was dann zu der Verbesserung der Klassierung führt.According to the teaching of the invention do not meet as with the previous known devices or methods, the currents punctiform or in one more or less closely delimited area on top of each other, rather they will initially be rotating Liquid jackets generated, namely in coaxially superposed areas. Only when these liquid coats have arisen will they be over their entire Circumferences or later brought into contact with one another over their entire circumferential surfaces. These fluid "sleeves" move relative and against each other a much better classification than with the known facilities. That is apparently due to the even distribution of forces in the rotating fluid pods traced back. The grading process is due to the even distribution of forces much less disturbed in the direction of rotation behind the inlet opening, what then leads to the improvement of the classification.

Gemäß einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung besteht die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens im wesentlichen aus drei konzentrisch aufeinandergesetzten Bauteilen, von denen das obere Bauteil das Auslaßrohr und das Überströmrohr, das mittlere Bauteil die äußere Wand der oberen Ringkammer und deren Einlaßleitung, sowie das Standrohr, das untere Bauteil die Außenwand der unteren Ringkammer, ihre Einlaßleitung und die Auslaßöffnung vereinigt. Zweckmäßigerweise ist außerdem eine Öffnung von der oberen Ringkammer in das Auslaßrohr vorgesehen. Diese konstruktiven Merkmale führen unter anderem zu einer sehr einfachen Bauweise.According to a particularly expedient development of the invention, there is the device for Implementation of the procedure essentially of three concentrically stacked components, of which the upper component the outlet pipe and the overflow pipe, the middle component the outer wall of the upper one Annular chamber and its inlet line, as well as the standpipe, the lower component the Outer wall of the lower annular chamber, its inlet line and the outlet opening combined. It is also expedient to have an opening from the upper annular chamber into the outlet pipe intended. These design features lead, among other things, to a very simple one Construction.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.On the basis of an embodiment shown in the drawing the invention is to be explained in more detail.

F i g. 1 ist eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung; F i g. 2 ist eine Ansicht von oben auf die Vorrichtung nach F i g. 1; F i g. 3 ist ein Schnitt durch die Vorrichtung auf der Linie III-III der F i g. 2; F i g. 4 ist ein Horizontalschnitt auf der Linie IV-IV der F i g. 1, und F i g. 5 ist ein Schnitt auf der Linie V-V der F i g. 1.F i g. Fig. 1 is a side view of the device according to the invention; F i g. Figure 2 is a top view of the device of Figure 2. 1; F i g. 3 is a section through the device on the line III-III of FIG. 2; F i g. 4 is a horizontal section on the line IV-IV of FIG. 1, and F i g. 5 is a section on the line V-V of FIG. 1.

In F i g. 1 der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung, die zur Ausführung des Verfahrens verwendet wird, dargestellt. Der obere Flansch 18 ist mit einem Behälter 1 verbunden, der als Sammelbehälter für die abgetrennten Teilchen dient und der weiterhin mit einer wendelförmigen Rinne 2 zur Entleerung oder Abführung der Teilchen verbunden ist.In Fig. 1 of the drawing is the device according to the invention, which is used to carry out the method. The top flange 18 is connected to a container 1, which acts as a collection container for the separated Particle is used and continues with a helical channel 2 for emptying or discharge of the particles is connected.

Sowohl aus fertigungstechnischen Gründen als auch für eine leichtere und schnellere Montage ist die Vorrichtung aus drei Teilen zusammengesetzt, nämlich aus dem oberen Teil B, einem mittleren Abschnitt C und einem unteren Abschnitt D. Alle diese Teile oder Abschnitte werden in ihren betrieblichen Stellungen durch entsprechend lange Bolzen oder Zuganker 3, 4, 5 gehalten. Die genaue Konstruktion dieser Teile läßt sich unter Bezugnahme auf F i g. 3 der Zeichnung erkennen und wird in den folgenden Abschnitten ausführlich beschrieben.Both for manufacturing reasons and for a lighter one and faster assembly, the device is composed of three parts, viz from the upper part B, a middle section C and a lower section D. All of these parts or sections are carried out in their operational positions correspondingly long bolts or tie rods 3, 4, 5 held. The exact construction these parts can be found with reference to FIG. 3 of the drawing recognize and is described in detail in the following sections.

Der mittlere Abschnitt C besitzt eine obere Ringkammer 6. Diese Ringkammer ist an ihrem oberen Ende durch einen kappenartigen Teil 7 des oberen Teiles B verschlossen. Der Teil B ist auf seiner unteren Seite mit einem nach unten gerichteten überströmrohr 8 versehen, das getrennt zur Wand des Abschnittes C angeordnet ist, wodurch die Ringkammer 6 gebildet wird. Das untere Ende 9 dieses Überströmrohres endet kurz vor dem nach innen konisch verlaufenden Teil des Abschnittes C, der die konische Fläche 10 bildet. Die Anordnung und Eigenart des überströmrohres 8 dient zur Erzeugung einer schlitzartigen Auslaßöffnung 11 am unteren Ende der Ringkammer 6, die kreisförmig am Boden der Kammer verläuft. Der obere Abschnitt B ist mit einem Auslaßrohr 12 versehen, dessen unteres Ende über eine Auslaßöffnung 13 mit der überströmkammer 14, welche durch das überströmrohr 8 gebildet wird, in Verbindung steht.The middle section C has an upper annular chamber 6. This annular chamber is closed at its upper end by a cap-like part 7 of the upper part B. FIG. The part B is provided on its lower side with a downwardly directed overflow pipe 8, which is arranged separately from the wall of the section C, whereby the annular chamber 6 is formed. The lower end 9 of this overflow pipe ends shortly before the inwardly conical part of the section C, which forms the conical surface 10. The arrangement and nature of the overflow pipe 8 is used to create a slot-like outlet opening 11 at the lower end of the annular chamber 6, which runs in a circle at the bottom of the chamber. The upper section B is provided with an outlet pipe 12, the lower end of which is connected to the overflow chamber 14, which is formed by the overflow pipe 8, via an outlet opening 13.

Der Abschnitt C erstreckt sich jenseits des unteren Endes der konischen Fläche 10 als verlängertes zylindrisches Stück nach unten und bildet ein Standrohr 15 mit einem offenen unteren Ende 16. The section C extends downward beyond the lower end of the conical surface 10 as an elongated cylindrical piece and forms a standpipe 15 with an open lower end 16.

Die obere Ringkammer 6 ist an ihrem oberen Ende mit einer Öffnung 17 versehen, die mit dem Auslaßrohr 12 in Verbindung steht. Das Auslaßrohr ist an seinem Auslaßende mit einem Flansch 18 versehen, der, wie aus F i g. 1 zu erkennen, mit einem Behälter 1 verbunden wird.The upper annular chamber 6 is at its upper end with an opening 17 provided which is in communication with the outlet pipe 12. The outlet pipe is on its outlet end is provided with a flange 18 which, as shown in FIG. 1 to recognize is connected to a container 1.

Die obere Ringkammer 6 besitzt eine tangential liegende Einlaßleitung 19 für die Trübe, die aus Sand und Wasser oder festen Stoffen mit Mineralien besteht und von irgendeiner Stelle herangeführt wird. Auf Grund der tangentialen Anordnung der Einlaßleitung 19 wird die Trübe in Rotation versetzt (s. F i g. 4) und strömt im Gegenuhrzeigersinn durch die Ringkammer 6.The upper annular chamber 6 has a tangential inlet line 19 for the turbidity, which consists of sand and water or solid matter with minerals and is brought in from somewhere. Due to the tangential arrangement In the inlet line 19, the pulp is set in rotation (see FIG. 4) and flows counterclockwise through the annular chamber 6.

Der untere Abschnitt D ist an seinem oberen Ende mit einer sich über den Umfang erstreckenden ringförmigen Kammer 20 versehen, die oben offen ist und durch den Kragen 21 verschlossen wird, der sich gegen die untere Fläche eines äußeren Teiles 22 der nach innen gerichteten, sich nach unten erstreckenden konischen Fläche 10 des oberen Abschnittes anlegt. Eine Einlaßleitung.23 steht mit der Kammer 20 in Verbindung und erstreckt sich tangential nach außen. Wasser, welches von irgendeiner Stelle herangeführt wird, wird der Kammer 20 über die Einlaßleitung 23 zugeführt und rotiert in Urzeigerrichtung durch die Kammer. Auf diese Weise ist die Bewegungsrichtung der Flüssigkeiten in den Kammern 6 und 20 entgegengesetzt.The lower portion D is provided at its upper end with a circumferentially extending annular chamber 20 which is open at the top and is closed by the collar 21 which extends against the lower surface of an outer part 22 of the inwardly directed, after downwardly extending conical surface 10 of the upper portion applies. An inlet conduit 23 communicates with the chamber 20 and extends tangentially outward. Water, which is brought in from any point, is fed to the chamber 20 via the inlet line 23 and rotates in the clockwise direction through the chamber. In this way, the direction of movement of the liquids in the chambers 6 and 20 is opposite.

Die Kammer 20 besitzt in ihrem Boden .eine schlitzförmige, über den Umfang verlaufende öffnung 24, die durch den Raum zwischen der Wand 25 und dem unteren Ende 26 des Standrohres 15 gebildet wird.The chamber 20 has in its bottom .eine slot-shaped over the Circumferential opening 24 through the space between the wall 25 and the lower End 26 of the standpipe 15 is formed.

Am unteren Ende ist der untere Abschnitt D mit einer Kammer 27 versehen, die als Aufnahmekammer oder Sammelkammer bezeichnet wird, da sie die schwereren Teilchen, wenn diese nach unten sinken und zur Auslaßöffnung 28 im Boden der Kammer 27 gelangen, aufnimmt. Die Kammer 27 besitzt konische Form, indem die Wand 29 in Richtung auf die Auslaßöffnung 28 zu nach innen gezogen ist.At the lower end of the lower section D is provided with a chamber 27, which is referred to as the receiving chamber or collection chamber because it is the heavier Particles as they sink down and to the outlet port 28 in the bottom of the chamber 27 reach, takes up. The chamber 27 is conical in shape by dividing the wall 29 in Direction towards the outlet opening 28 is drawn inward.

Das untere offene Ende 16 des Standrohres steht mit der Sammelkammer in Verbindung. Die Öffnung 24 für das Wasser in der Kammer 20 steht mit dem unteren offenen Ende 16 des Standrohres in Verbindung.The lower open end 16 of the standpipe is connected to the collection chamber in connection. The opening 24 for the water in the chamber 20 is with the lower open end 16 of the standpipe in connection.

Am oberen Ende des Standrohres bildet sich bei 30 eine Trenn- oder Sortierzone. Wie weiter unten beschrieben werden wird, findet in der Zone 30 eine kräftige Gegenstromtrennung statt.At the upper end of the standpipe, a separation or is formed at 30 Sorting zone. As will be described further below, one takes place in zone 30 strong countercurrent separation takes place.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung und des Verfahrens spielt sich wie folgt ab: Das durch die Einlaßleitung 19 geführte Medium rotiert im Gegenuhrzeigersinn, wie durch die Pfeile in F i g. 4 angedeutet, durch die Ringkammer 6. Durch diese Rotationsbewegung der Trübe durch die Ringkammer 6 werden Feststoffe der Trübe an die Außenwand der Kammer unter Einwirkung der Zentrifugalkraft gedrückt. In F i g. 3 der Zeichnung sind die Feststoffe durch kleine Dreiecke dargestellt, wobei die leeren Dreiecke, beispielsweise die mit 32 bezeichneten, sich langsam absetzende Feststoffe bezeichnen und die vollen Dreiecke 33 schnell absetzende Feststoffe. Aus F i g. 3 ist zu erkennen, daß die Feststoffe sich nach unten und nach innen über die konische Fläche 10 zur Trennzone 30 bewegen.The operation of the device and the method takes place as follows: The medium guided through the inlet line 19 rotates in the counterclockwise direction, as indicated by the arrows in FIG. 4 indicated by the annular chamber 6. This rotational movement of the sludge through the annular chamber 6 presses solids of the sludge against the outer wall of the chamber under the action of centrifugal force. In Fig. 3 of the drawing, the solids are represented by small triangles, the empty triangles, for example the ones designated by 32, denoting slowly settling solids and the solid triangles 33 denoting rapidly settling solids. From Fig. 3 it can be seen that the solids move downwards and inwards over the conical surface 10 to the separation zone 30 .

Gleichzeitig mit der Einleitung der Trübe durch die Einlaßleitung-19 wird durch die Einlaßleitung 23 Wasser eingeleitet. Dieses Wasser rotiert durch die Kammer 20 in Uhrzeigerrichtung und bewegt sich dabei nach unten durch die öffnung 24 und wieder nach oben, wie durch die Pfeile in F i g. 3 dargestellt, durch das Standrohr 15 und strömt dabei durch die sich absetzenden Feststoffe, die in das Standrohr eingetreten sind. Die aufwärts steigende rotierende Wassersäule nimmt die sich langsam absetzenden Teilchen, die an der Trennzone 30 festgehalten werden, mit nach oben.Simultaneously with the introduction of the pulp through the inlet line-19 water is introduced through the inlet line 23. This water rotates through the Chamber 20 clockwise and moves downwards through the opening 24 and back up, as indicated by the arrows in FIG. 3 shown, through the standpipe 15 and flows through the settling solids that entered the standpipe. The rising rotating column of water picks up the slowly settling particles clinging to the separation zone 30 be with up.

Es ist zu erkennen, daß die sich absetzenden Teilchen in der Trennzone 30 auf den aufsteigenden Strom, der im Gegenuhrzeigersinn rotiert, auftreffen, wenn der aufsteigende Gegenstrom das obere Ende des Standrohres erreicht und an diesem vorbeiströmt.It can be seen that the settling particles in the separation zone 30 hit the ascending stream rotating counterclockwise when the rising countercurrent reaches the upper end of the standpipe and at this flows past.

In der Zone 30 herrscht ein starker Gegenstrom, der eine Trennwirkung ausübt und dabei die sich langsam absetzenden Mineralteilchen verschiebt und sortiert, wobei sie aus den sich schneller absetzenden Mineralteilchen, die durch die schwarzen Dreiecke 33 dargestellt sind, herausgezogen werden. Die sich langsam absetzenden Teilchen werden nach oben in die überströnmkammer 14 mitgenommen und gelangen schließlich durch das Auslaßrohr 12 in die wendelförmige Rinne des Konzentrators A.There is a strong countercurrent in zone 30, which has a separating effect exercises and thereby shifts and sorts the slowly settling mineral particles, whereby they consist of the faster settling mineral particles, which are caused by the black Triangles 33 are shown to be pulled out. The slowly settling Particles are carried up into the overflow chamber 14 and finally arrive through the outlet pipe 12 into the helical channel of the concentrator A.

Das Ergebnis der oben beschriebenen Arbeitsweise ist das, daß sich die schneller absetzenden Mineralteilchen in der Kammer 27 absetzen und durch die Auslaßöffnung 28 hindurchströmen und zu einem geeigneten Sammelbehälter gelangen.The result of the operation described above is that the faster settling mineral particles settle in the chamber 27 and through the Flow through outlet opening 28 and arrive at a suitable collecting container.

In der überströmkammer 14 wird der Absetzvorgang verzögert, und innerhalb des Standrohres findet auf der Wand des Standrohres eine konzentrierende Wirkung statt. Am unteren Ende des Standrohres an der Stelle 34 findet eine Trennwirkung statt, weil der eintretende rotierende Wasserstrom aus der Öffnung 24 in das Standrohr eintritt und in diesem nach oben steigt.In the overflow chamber 14, the settling process is delayed, and within of the standpipe has a concentrating effect on the wall of the standpipe instead of. At the lower end of the standpipe at point 34 there is a separating effect instead, because of the incoming rotating water flow from the opening 24 into the standpipe enters and rises in this upwards.

Die Öffnung 17 ist vorgesehen, damit Luft, die in der zugeführten Trübe eingeschlossen sein kann, austreten kann.The opening 17 is provided so that air in the supplied Cloudy can be included, can escape.

An der Erfindung können Änderungen vorgenommen werden, ohne daß dadurch von ihr abgewichen wird. Die Vorrichtung braucht nicht unbedingt mit einer wendelförmigen Rinne verwendet zu werden, und außerdem kann die genaue Gestalt der Auslaßöffnung 28 anders ausgeführt sein, als sie in der Zeichnung dargestellt ist.Changes can be made to the invention without thereby is deviated from it. The device does not necessarily need to be helical Channel to be used, and also the exact shape of the outlet opening 28 may be designed differently from what is shown in the drawing.

Claims

Claims: 1. A method for the separation of particles of different Weight and size in countercurrent of a tangentially fed pulp of these particles to a liquid flow, d u r c h g e - indicates that the rotating Turbidity flow into a vertically rising column of liquid from the opposite side Direction of rotation is initiated.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the tangentially supplied turbidity flow before meeting the opposite rotating column of liquid a rotating turbidity jacket around this column of liquid forms around.

3. Device for carrying out the method according to claims 1 and 2, characterized by a) an upper annular chamber (6) with a tangential inlet line (19) for the pulp, b) a lower annular chamber (20) concentric to the upper annular chamber (6) ) with an inlet line (23) opposite the inlet line (19) , c) an overflow pipe (8) which is concentric to the upper annular chamber (6) and which forms the inner wall of the upper annular chamber (6) and has an outlet opening (13) at the upper end , d) a vertical standpipe (15) which is concentric to the annular chambers (6, 20) and adjoins the upper annular chamber (6) downwards and which forms the inner wall of the lower annular chamber (20), e) one to the standpipe (15) concentric outlet opening (28) below the standpipe (15).

4. Apparatus according to claim 3, characterized by three concentrically stacked components (B, C, D), of which the upper component (B) the outlet pipe (12) and the overflow pipe (8), the middle component (C) the outer wall the upper annular chamber (6) and its inlet line (19), as well as the standpipe (15), the lower component (D) combines the outer wall of the lower annular chamber (20) with its inlet line (23) and the outlet opening (28).

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized by an opening (17) from the upper annular chamber (6) in the outlet pipe (12). Publications considered: German Patent Specifications No. 911241, 942 081; German interpretative document No. 1024 779.