DE3038385A1

DE3038385A1 - Verfahren und vorrichtung zum abtrennen von staubteilchen von mit diesen behafteten partikeln

Info

Publication number: DE3038385A1
Application number: DE19803038385
Authority: DE
Inventors: Albert Chatou Rebours
Original assignee: Air Industrie SA
Current assignee: Air Industrie SA
Priority date: 1979-10-10
Filing date: 1980-10-10
Publication date: 1981-04-23
Also published as: ZA806131B; AU6312680A; GB2059810A; IT1175398B; IT8009558A0; FR2467024A2; GR71004B; JPS5695379A; BR8006538A; ES495814A0; FR2467024B2; ES8107057A2; NL8005614A; NO803037L

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. LisKA 3038385

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AIR INDUSTRIE 19, Avenue Dubonnet 92401 COURBEVQIE, Frankreich

8000 MÜNCHEN 86, DEN ί Ο P^f ■'- ^g

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

Verfahren und Vorrichtung zum Abtrennen von Staubteilchen von mit diesen behafteten Partikeln

Zusatz zu DBP (deutsche Patentanmeldung P 28 46 499.5)

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abtrennen von Staubteilchen von Partikeln, insbesondere zur selektiven Trennung von Partikeln und an diesen haftenden sehr viel feineren Staubteilchen, wobei mindestens ein Strahl aus mit feinen Staubteilchen beladenen Partikeln in einem in einer Wirbelkammer gebildeten Wirbelbett dieser Partikel erzeugt und gegen ein Hindernis mit einer Geschwindigkeit gerichtet wird, die ausreicht, damit sich unter der Wirkung des Aufpralles die feinen Staubteilchen von den Partikeln lösen, und wobei die Fluidisierung der Partikel durch einen aufsteigenden Strom eines Fluidisierungs- oder Trenngases erfolgt, nach dem deutschen Patent ;. .. ... (deutsche Patentanmeldung P 28 46 499.5).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad gegenüber den herkömmlichen Trennverfahren zu verbessern und insbesondere eine möglichst vollständige Trennung sowie eine gute Selektivität in schwierigen Anwendungsfällen zu erreichen, wenn beispielsweise sehr feine Staubteilchen sehr fest an größeren Partikeln haften.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Partikel des Wirbelbettes in permanente Schwingungen versetzt werden, indem man die Wirbelkammer in Vibrationen versetzt, wobei der aufsteigende Gasstrom nur die feinen Staubteilchen mitnimmt, deren Korngröße kleiner als ein bestimmter Schwellwert ist, um auf diese Weise eine selektive Trennung zwischen den feinen Staubteilchen und den auf diese Weise von ihnen befreiten größeren Partikeln zu erreichen.

Die vorstehend genannten Vibrationen verstärken den Effekt des Aufpralles der in dem oder den Teilchenströmen

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mitgeführten Partikel auf ein festes Hindernis oder auf die Partikel eines anderen Teilchenstromes, um wiederholte Stöße untereinander und mit den Begrenzungswänden des Behälters oder des Durchflußraumes (Wirbelkammer) zu erzeugen, in dem sie sich befinden. Man hat festgestellt, daß diese Schwingungen in überraschender Weise außerordentlich dazu beitragen, die Haftkräfte zwischen den sehr feinen Staubteilchen und den größeren Partikeln zu überwinden, an denen sie haften.

Dank der Vibrationen erhält man ferner eine raschere Erneuerung der Partikel des Wirbelbettes in dem oder den Partikelströmen, die in dem Wirbelbett erzeugt werden. Dies erhöht den Wirkungsgrad dieser Partikelströme und führt zu einer schnelleren Abtrennung des Staubes. Aufgrund der Tatsache, daß die.Partikel Bewegungen unterworfen sind, die wesentlich komplexer als jene sind, die allein von dem aufsteigenden Strom des Fluidisierungsgases hervorgerufen würden, werden die Partikel auch rascher in die Partikelströme geworfen. Anders formuliert heißt dies, daß die von den Teilchenstrahlen hervorgerufene Bewegung wesentlich besser genutzt wird, wenn die Partikel gleichzeitig Schwingungen ausgesetzt werden.

Die Erfindung führt folglich zu einer hervorragenden Kombinationswirkung zwischen den Effekten, die von den Stößen., herrühren, welche durch die Partikelströme in dem Wirbelbett und das Aufprallen der Partikel auf ein Hindernis erzeugt werden, und jenen Effekten,die davon herrühren, daß die Teilchen in Schwingungen versetzt werden.

Es ergibt sich hieraus ein großer Wirkungsgrad bei der Trennung in dem Wirbelbett und die Möglichkeit, den

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Durchsatz des zu bearbeitenden Materials zu vergrößern.

Es versteht sich, daß die nach oben abgezogenen feinen Staubteilchen von dem Fluidisxerungsgas getrennt werden können, bevor dieses an die Umgebung abgegeben wird. Die Trennung kann mit bekannten Mitteln erfolgen, wie beispielsweise einem Filter mit Filtertaschen. Die größeren Partikel dagegen können ihrerseits aus dem Wirbelbett durch Überfließen oder durch Schwerkraft in ebenfalls bekannter Weise abgeführt werden.

Es kann zweckmäßig sein, die Teilchenströme in dem Wirbelbett einfach durch Injektion von Druckluft oder einem anderen Gas in das Wirbelbett so zu erzeugen, daß die Teilchenströme gegeneinander gerichtet sind.

Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, d.h. eine Einrichtung zum Trennen von Staubteilchen und von mit den Staubteilchen behafteten Partikeln, umfassend eine Wirbelkammer mit einer Zuführungsleitung für die mit den Staubteilchen behafteten Partikel, einer auf der der Zuführleitung gegenüberliegenden Leitung der Wirbelkammer anschließenden Abflußleitung für die von den Staubteilchen getrennten Partikel und einer einen Boden bildenden permeablen Trennwand, welche einen oberen Abschnitt der Wirbelkammer, der einen im übrigen von Seitenwänden begrenzten Fluidisierungsraum bildet, von einem unteren Abschnitt der Wirbelkammer trennt, der einen Windkasten bildet, und an eine Leitung zur Zufuhr eines der Fluidisierung und Trennung dienenden Druckgases anschließbar ist, wobei der obere Abschnitt der Wirbelkammer mit der Eintrittsöffnung einer Leitung zum Abführen der feinen Teilchen in Verbindung steht, die von den größeren Teilchen des Wirbelbettes getrennt und

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durch den aufsteigenden Strom des Fluidisierungsgases mitgenommen werden, wobei ferner diese Leitung gegebenenfalls an einen Abscheider nach Art eines Filters oder dergleichen angeschlossen ist, und wobei schließlich Mittel an den das Wirbelbett begrenzenden Seitenwänden vorgesehen sind, um gegeneinander gerichtete Teilchenströme zu erzeugen.

Erfindungsgemäß ist eine derartige Einrichtung in der Weise ausgebildet, daß die Vorrichtung Mittel aufweist, welche die permeable Trennwand und gegebenenfalls die Seitenwände des Fluidisierungsraumes und somit die Teilchen in demselben in permanente Schwingungen versetzen.

Vorzugsweise umfassen die Mittel zur Erzeugung von Schwingungen eine elastische Aufhängung der Wirbelkammer und mindestens eine mit dieser verbundene Welle, die mit einer einstellbaren Geschwindigkeit drehbar gelagert ist und mindestens eine exzentrische Masse trägt, deren Exzentrizität ebenfalls einstellbar ist.

Man kann auf diese Weise bequem die Frequenz und die Amplitude der Schwingungen einstellen. Die Steifigkeit der Aufhängung und diese Frequenz sind im Prinzip so gewählt, daß man die maximale Amplitude erhalten kann.

Selbst mit einer elastischen Aufhängung, welche die Wirbelkammer trägt und daher in vertikaler Richtung wirkt, erhält man dank des Vibratorsystemes horizontale Schwingungskomponenten, wenn auch mit geringerer Amplitude als die vertikalen Schwingungen. Dies trägt dazu bei, die Anzahl der Stöße zwischen den Teilchen noch zu erhöhen·

Die Mittel zur Erzeugung der Schwingungen können auch so

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ausgebildet sein, daß sie mindestens zwei parallel zueinander gerichtete Wellen umfassen, von denen jede mindestens eine exzentrische Masse trägt, wobei Mittel vorgesehen sind, um die Winkellage der exzentrischen Massen relativ zueinander einstellen zu können. Dies liefert eine zusätzliche Einstellmöglichkeit.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung, teilweise in einem axialen Schnitt, einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Durchführung des Trennverfahrens und

Fig. 2 einen Querschnitt längs Linie II-II in Fig. 1.

Die in den Figuren dargestellte Einrichtung ist z. B. dazu bestimmt, Aluminiumpartikel von Staub zu befreien, wobei die Abmessungen der Teilchen (Aluminiumpartikel und feiner Staub) zwischen 1 μΐη und 100 μΐη variiert.Auf diese Weise sollen alle Partikel mit einer Größe von weniger als 30 μπι eliminiert werden.

Diese Einrichtung umfaßt eine Fluidisierungs-oder Wirbelkammer 1 mit einer Zuführleitung 2 zur Zufuhr der von dem Staub zu trennenden Partikel aus einem Fülltrichter 3 und mit einer Abflußleitung 4 für die von dem Staub befreiten Partikel, d.h. die größeren Partikel. Die Abflußleitung 4 setzt an einer der Zuführleitung 2 entgegengesetzten Stelle der Wirbelkammer 1 an. Die Wirbelkammer 1 ist durch eine einen Boden bildende permeable Trennwand 6 begrenzt, welche die untere Wand des .Abschnittes bildet, der weiter oben als oberer Abschnitt

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ORIGINAL INSPECTED

der Wirbelkammer bezeichnet wurde. Dieser Abschnitt bildet den eigentlichen Fluidisierungsraum 7, der im übrigen von Seitenwänden 8a und 8b begrenzt wird. Unterhalb der permeablen Trennwand 6 befindet sich der Abschnitt, der weiter oben als unterer Abschnitt bezeichnet wurde und einen Windkasten 9 darstellt. Dieser kann mit einer Druckluftleitung 10 verbunden werden, durch welche die zur Fluidisierung und zur Trennung erforderliche Druckluft zugeführt wird. Die Druckluftleitung 10 selbst kann durch einen Ventilator mit regelbarer Fördermenge gespeist werden.

An den oberen Abschnitt der Einrichtung schließt sich eine Leitung 11 an> die mit dem oberen Ende des Fluidisierungsraumes 6 in Verbindung steht. An das andere Ende der Leitung 11 ist ein Staubabscheider 12 angeschlossen der beispielsweise mit Filtertaschen versehen ist. Die filtrierte Luft tritt bei 13 aus. Die abgetrennten Teilchen fallen in einen Trichter 14, de : mit einem Entleerungsventil 15 versehen ist.

Erfindungsgemäß sind ferner Mittel vorgesehen, um die Teilchen in dem Fluidisierungsraum oder Wirbelbett 7 in Vibrationen zu versetzen. Diese Mittel sind sehr schematisch in Form von Vibratoren 16 dargestellt. Vorzugsweise kann' es sich dabei um Wellen handeln, die in Lagern drehbar an dem Chassis 17 der Einrichtung gelagert sind, von Elektromotoren angetrieben werden und eine oder mehrere exzentrische Massen tragen.

Wie bereits oben erwähnt wurde, kann eine Einstellvorrichtung zur Einstellung der Winkelabweichung der auf den verschiedenen Wellen angeordneten Massen vorgesehen sein, um aus mehreren Komponenten zusammengesetzte Schwingungen zu erzeugen. Die Vibrationseinrichtung dient

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dazu, das Chassis 17, das Wirbelbett 7, die permeable Trennwand 6, die Seitenwände 8a und 8b sowie den Windkasten 9 in Schwingungen zu versetzen, deren Hauptkomponente vertikal gerichtet ist. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Auf lager 19 des Chassis 17 und auf dem Boden ruhenden Gegenlagern 20 ein elastisches System angeordnet, das beispielsweise aus Schraubenfedern 18 bestehen kann. Ein derartiges System ermöglicht nicht nur vertikale Schwingungen, sondern auch das Auftreten von horizontalen Schwingungskomponenten.

Schließlich sind gemäß der Darstellung in Fig. 2 an einander gegenüberliegenden Stellen der Seitenwände 8a und 8b des Wirbelbettes 7 zwei Cruckiuftdüsen 21 mit einander entgegengesetzter Strahlrichtung angeordnet.

Die Düsen 21 dienen dazu, in das Wirbelbett 7 der von dem Staub zu befreienden Teilchen gegeneinander gerichtete Teilchenstrahlen einzuführen, um die Teilchen Zusammenstößen auszusetzen, durch welche der anhaftende feinere Staub abgetrennt wird. Es können beispielsweise vier Paare von einander gegenüberliegenden Düsen 21 vorgesehen sein, wie dies in der Fig. 1 dargestellt ist.

Diese Stöße, denen die vom Staub zu befreienden Teilchen ausgesetzt sind, wirken mit den Schwingungsbewegungen, denen die Teilchen aufgrund der Vibration des Wirbelbettes 7 ebenfalls" ausgesetzt sind,auf sehr wirkungsvolle Weise zusammen, so daß man auf diese Weise ein ausgezeichnetes Ergebnis bei der Abtrennung des Staubes erreichen kann. So kann man beispielsweise bei Aluminiumteilchen mit den oben genannten Abmessungen auf bequeme Weise sämtliche Staubteilchen mit einer Größe von weniger als 30 um abtrennen. Es ist zu bemerken, daß man dieses Resultat mit den herkömmlichen Einrichtungen nach Art von industriellen

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Vibrationssieben nicht erreichen kann, bei denen man zudem eine rasche Verstopfung des Siebes feststellt.

Die feinen Staubteilchen 22, die von den größeren Teilchen abgespalten werden, werden in die obere Leitung 11 durch den zur Fluidisation dienenden Luftstrom mitgerissen. Sie werden von diesem Luftstrom in einem Staubabscheider 12 getrennt. Die größeren Teilchen dagegen bleiben in dem oder fallen in das Wirbelbett und durchlaufen durch natürliche Strömung das Wirbelbett 7 von der Zuführleitung 2 bis zur Abflußleitung 4, durch welche somit die großen vom Staub befreiten Teilchen 23 abgeführt werden.

Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung auch in vorteilhafter Weise mit sämtlichen anderen Merkmalen des Hauptpatentes kompiniert werden kann, die hier nicht ausdrücklich beschrieben sind.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Abtrennen von Staubteilchen von Partikeln, insbesondere zur selektiven Trennung von Partikeln und an diesen haftenden sehr viel feineren Staubteilchen, wobei mindestens ein Strahl aus mit feinen Staubteilchen beladenen Partikeln in einem in einer Wirbelkammer gebildeten Wirbelbett dieser Partikel erzeugt und gegen ein Hindernis mit einer Geschwindigkeit gerichtet wird, die ausreicht, damit sich unter der Wirkung des Aufpralles die -feinen Staubteilchen von den Partikeln lösen, und wobei die Fluidisierung der Partikel durch einen aufsteigenden Strom eines Fluidisierungs- oder Trenngases

erfolgt, nach dem deutschen Patent (deutsche

Patentanmeldung P 28 46 499.5), dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel des Wirbelbettes (7) in permanente Schwingungen versetzt werden, indem man die Wirbelkammer (6, 8a, 8b) in Vibrationen versetzt, wobei der aufsteigende Gasstrom nur die feinen Staubteilchen mitnimmt, deren Korngröße kleiner als ein bestimmter Schwellwert ist, um auf diese Weise eine selektive Trennung zwischen den feinen Staubteilchen und den auf diese Weise von ihnen befreiten größeren Partikeln zu erreichen.

2. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, umfassend eine Wirbelkammer mit einer Zuführungsleitung für die mit den Staubteilchen behafteten Partikel, einer auf der der Zuführleitung gegenüberliegenden Seite der Wirbelkammer anschließenden Abflußleitung für die von den Staubteilchen getrennten Partikel und einer einen Boden bildenden permeablen . Trennwand, welche einen oberen Abschnitt der Wirbelkammer, der

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OFHGtNAL INSPECTED

einen im übrigen von Seitenwänden begrenzten Fluidisierungsraum bildet, von einem unteren Abschnitt der Wirbelkammer trennt, der einen Windkasten bildet, und an eine Leitung zur Zufuhr eines der Fluidisierung und Trennung dienenden Druckgases anschließbar ist, wobei der obere Abschnitt der Wirbelkammer mit der Eintrittsöffnung einer Leitung zum Abführen der feinen Teilchen in Verbindung steht, die von den größeren Teilchen des Wirbelbettes getrennt und durch den aufsteigenden Strom des Fluidisierungsgases mitgenommen werden, wobei ferner diese Leitung gegebenenfalls an einen Abscheider nach Art eines Filters oder dergleichen angeschlossen ist, und wobei schließlich Mittel an den das Wirbelbett begrenzenden Seitenwänden vorgesehen sind, um gegeneinander gerichtete Teilchenströme zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung Mittel (16, 18) aufweist, welche die permeable Trennwand (6) und gegebenenfalls die Seitenwände (8a, 8b) des Fluidisierungsraumes (7) und somit die Teilchen in demselben in permanente Schwingungen versetzen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung der Schwingungen eine elastische Aufhängung (18, 19,20) der Wirbelkammer (6, 8a, 8b) und mindestens eine mit dieser verbundene Welle umfassen, die mit einer einstellbaren Geschwindigkeit antreibbar ist und mindestens eine exzentrische Masse trägt, deren Exzentrizität einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung der Schwingungen mindestens zwei parallel zueinander gerichtete Schwellen umfassen, von denen jede eine exzentrische Masse trägt, wobei die Winkellage der exzentrischen Massen relativ zueinander einstellbar ist.

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