DE3239109A1

DE3239109A1 - METHOD AND DEVICE FOR SEPARATING A MEDIUM IN COMPONENTS WITH DIFFERENT PARTICLE MEASURES

Info

Publication number: DE3239109A1
Application number: DE19823239109
Authority: DE
Inventors: Seppo Ilmari Dipl.-Ing. 65350 Vaasa Ryynänen
Original assignee: NOBAR KY
Current assignee: NOBAR KY
Priority date: 1981-10-29
Filing date: 1982-10-22
Publication date: 1983-05-11
Also published as: HU184588B; GB2108409B; DK449482A; AR229288A1; BE894830A; CA1205422A; DE3239109C2; FR2515528A1; JPS5884066A; NO155915B; SU1163800A3; SE8206029D0; SE453966B; FI813387L; NL8204151A; AU562355B2; FI64746B; JPH0230301B2; ZA827524B; GB2108409A

Description

" ⁵ " (U 591)" ⁵ " (U 591)

Verfahren und Vorrichtung für die Trennung einesMethod and apparatus for the separation of a

Mediums in Komponenten mit unterschiedlichenMedium in components with different

PartikelmassenParticle masses

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Trennung eines Mediums in Komponenten,, die unterschiedliche Massen haben, und zwar durch Zentrifugalkräfte in Vorrichtungen, ujie Zyklone od. dgl,, die mit einer freien Turbulenzströmung in der üJeise arbeitet, daß die Partikel, die eine größere Masse haben, sich uiMhrend der Rotation in den Mußeren Teilen eines Separationsuirbela konzentrieren und die Partikel mit geringerer Masse in den Teilen des Wirbels, der sich im Bereich des Rotationa^entruma befindet.The invention relates to a method and a device for the separation of a medium into components, the different Have masses, through centrifugal forces in devices, ujie cyclones od. The like ,, those with a free Turbulent flow works in such a way that the particles which have a greater mass, while rotating concentrate in the outer parts of a separation fluid and the particles of lesser mass in the parts of the vortex which are in the area of the rotationa ^ entruma is located.

Der Ausdruck "Medium", uie er nachfolgend benutzt usird, ist so zu verstehen, daß er pulver- und faserförmige, strömende Festsubstanzen umfaßt, strömende Flüssigkeiten,, Flüssigkeitstropfen und Gase und Mischungen daraus. Auch der Begriff Partikel ist so zu verstehen, daß damit Featpartikel, Flüssigkeitstropfen, FlüssigkeitsmolekUle, Gasmoleküle oder Gasatome erfaßt sind. Der Ausdruck "Separationskammer¹¹ ist so zu verstehen, daß er verschiedene Turbulenzkammern abdeckt, aber auch Strömungsrohre und Strömungskammern, in denen die Separation durch Zentrifugalkraft bewirkt uiird·The term "medium" as used hereinafter is to be understood to include powdery and fibrous flowing solids, flowing liquids, liquid droplets and gases and mixtures thereof. The term particle is also to be understood in such a way that it includes feature particles, liquid droplets, liquid molecules, gas molecules or gas atoms. The expression "separation chamber ¹¹ is to be understood as covering various turbulence chambers, but also flow tubes and flow chambers in which the separation is effected by centrifugal force.

Vorbekannt sind unterschiedliche Typen von Turbulenzseparatoren, wie Zyklone, die Turbulenz begrenzende zylindrische und konische Flächen aufuieiaen. Üblicherweise hat eine Turbulenz- oder Wirbelkammer eine glatte FlMche und die Kammerwand verläuft kontinuierlich in Richtung der Turbulenzströmung. Durch Anordnung solcher unabhängig arbeitender Turbulenzaeparatoren parallel zueinander ist es möglich, bspuj. Multizyklone zu erstellen. Ein solches Beispiel ist durch die US-PS 3 7^7 3o6 belegt. Darüberhinaus sind durch die Patentliteratur Turbulenzseparatoren bekannt, in denen zwei Wirbel tangential miteinander verbunden sind, um eine tangentiale Passage von Partikeln gewisser Größe von einem Wirbel in den anderen zu ermöglichen. Ferner ist ein Turbulenzaystem bekannt, in dem ein zu separierendes Medium tangential zugespeist wird zwischen die beiden Wirbel. Eine solche Ausführungsfarm ist durch die US-PS 2 UB G99 belegt.Different types of turbulence separators, such as cyclones, which have cylindrical and conical surfaces which limit the turbulence, are previously known. Usually a turbulence or vortex chamber has a smooth surface and the chamber wall runs continuously in the direction of the turbulent flow. By arranging such independently working turbulence separators parallel to one another, it is possible to bspuj. Create multicyclones. One such example is evidenced by US Pat. No. 3,737,3o6. In addition, turbulence separators are known from the patent literature in which two eddies are tangentially connected to one another in order to enable a tangential passage of particles of a certain size from one eddy into the other. Furthermore, a turbulence system is known in which a medium to be separated is fed in tangentially between the two eddies. Such an execution farm is documented by US Pat. No. 2 UB G99.

Ein Nachteil solcher vorbekannter Turbulenzseparatoren besteht darin, daß die Zentrifugalkraft den zu trennenden Mediumeujirbel gegen die beqrenzenden Flächen drückt. Aufgrund dieser Gegebenheit verzögert die Reibung die Wirbelrotation und führt zu Turbulenzen in Wandnähe. Die Reibung und die daraus resultierenden Turbulenzen verursachen einen beträchtlichen Energieverlust. Aufgrund der reduzierten Rotationsgeschüjindigkeit reduziert sich die Zentrifugalkraft und damit auch die Trennkraft.A disadvantage of such previously known turbulence separators is that the centrifugal force is the one to be separated Mediumeujirbel presses against the bounding surfaces. Because of Due to this fact, the friction delays the vortex rotation and leads to turbulence near the wall. The friction and the resulting turbulence causes a significant loss of energy. Because of the reduced The rotational speed reduces the centrifugal force and thus also the separation force.

BADBATH

DarUbsrhinaus bewirkt die Turbulenz eine Rückmischung eines TeileB der Separation, die schon stattgefunden hat. Die vorbekannten Multizyklone beanspruchen räumlich viel Platz und aind zudem mit einem beträchtlichen Maaseaufwand verbunden. Aufgrund drr Reibungsverluste iat es mit den zur Verfügung stehenden Turbulenzseparatoren schwierig, hohe Tut bulenzpcschun ndigkei ten zu errsichen_B die erforderlich sind für die Separation von bspwo Gasen aus Gasmiechungen. Die Reibung mächst außerdem mit dem Anwachsen der Geschwindigkeit«, Aufgrund des durch die Reibung bewirkten Bremseffektes bleibt ein zu trennendes Medium nicht in der Rotation unu muß demgemäß entsprechend lange einer effektiven Separation unterworfen werden»In addition, the turbulence causes back-mixing of part of the separation that has already taken place. The previously known multicyclones take up a lot of space and are also associated with considerable expenditure on the Maas. Due drr friction losses it iat with the available Turbulenzseparatoren difficult high Tut bulenzpcschun ndigkei th to errsichen _B required for the separation of gases from bspwo Gasmiechungen. The friction also increases with the increase in speed. "Due to the braking effect caused by the friction, a medium to be separated does not remain in the rotation and must accordingly be subjected to an effective separation for a correspondingly long time"

Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden. Diese Aufgabe ist mit einem Verfahren und einer Vorrichtung gemäß der Ansprüche gelöst.It is the object of the invention to avoid these disadvantages. This object is achieved with a method and a device according to the claims.

Das wesentliche Anliegen bssteht also darin, den Hantakt zwischen einem Separationswirbel und einer diesen begrenzenden Wand an der Mußeren Peripherie zu reduzieren, um den damit verbundenen Wachteil zu beseitigen. Aus diesem Grunde ist der Teil der Wand, der den Wirbel an der Süßeren Peripherie begrenzt, oder die ganze FlSehe entfernt. Die tragende Wirkung der Flache, die den Wirbel nach innen drängt, wird kompensiert durch den Lauf zweier benachbarter Wirbel ineinander während ihrer Rotation,The main concern is the handicap between a separation vortex and a wall on the outer periphery that delimits it, in order to reduce to eliminate the associated weak part. Because of this, the part of the wall that has the eddy on the sweeter Periphery limited, or the whole surface removed. The load-bearing effect of the surface that pushes the vertebra inwards is compensated for by the movement of two neighboring ones Vortices in each other during their rotation,

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ujDbei sie sich gegeneinander nach innen dra'ngen. Die unter einem kleinen Winkel ineinander laufenden üJirbel rufen keine Turbulenz herwar und die Reibung zwischen ihnen ist im wesentlichen Null, vorausgesetzt, daß die Rotationsgeschuindigkeiten gleich sind.and they huddle inward against each other. The under vortices running into one another at a small angle do not cause turbulence and the friction between them is essentially zero, provided that the Rotation speeds are the same.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht darin, ein zu trennendes Medium im Wirbel in eine radiale Qscillationsbewegung zum Zeitpunkt der auftretenden Kollision zu versetzen. Diese radiale Oscillatiansbewegung teilt sich der Separation der Partikel, die unterschiedliche Maasen haben, mit. Durch Anordnung der Kollisionspunkte mit gleichmäßigen Distanzen zueinander ist es möglich, im üJirbel eine regelmäßige Wellenbewegung zu entwickeln, die sich im wesentlichen in Richtung des Rotationsradiuses ausbreitet und die die zu trennenden Mediumspartikel nSher und weiter zueinander in Richtung des Rotationsradiua bringt. Ein Zusammenprall, gerichtet radial von der Süßeren Peripherie zur inneren ist möglich, indem man den leichteren Partikeln eine höhere Geschwindigkeit zum Rotationszentrum gibt als diese den schwereren Partikeln zu vermitteln, deren tröge Masse und deren Zentrifugalkräfte größer sind.Another object of the invention is to provide a medium to be separated in the vortex in a radial oscillation movement at the time of the collision that occurs. This radial oscillation divides the separation of the particles that are different Maasen have, with. By arranging the collision points at equal distances from one another, it is possible to To develop a regular wave movement in the vortex, which is essentially in the direction of the radius of rotation spreads and the medium particles to be separated closer and farther to one another in the direction of the rotation radius brings. A collision directed radially from the sweeter periphery to the inner is possible by the lighter particles are given a higher speed to the center of rotation than those given to the heavier particles to convey whose inert mass and whose centrifugal forces are greater.

Das Verfahren und die Vorrichtung werden nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erlButert.The method and the device are described below with reference to the graphic representation of exemplary embodiments but explained in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 ein Turbulenzsystem nach der Erfindung, bei dem paarweise Separationsuiirbel bzw. Hammern nebeneinander angeordnet sind und in Kontakt miteinander stehen;Fig. 1 shows a turbulence system according to the invention, in which paired separation swivels or hammers next to each other are arranged and are in contact with each other;

Fig. 2 ein ahnliches Turbulenzsystem, bei dem die ülirbel elliptische Formen haben;Fig. 2 shows a similar turbulence system in which the turbulence have elliptical shapes;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Zyklonsystems; Fig. /» einen Schnitt lSngs Linie IU-IU gemäß Fig. 3; Fig. 5 einen Axialschnitt durch ein Zyklonensystem; Fig. 6 einen Schnitt längs Linie UI-VI gemäß Fig. 5;3 is a side view of a cyclone system; FIG. 1 shows a section along the line IU-IU according to FIG. 3; 5 shows an axial section through a cyclone system; 6 shows a section along line UI-VI according to FIG. 5;

Fig. 7 in perspektivischer Darstellung einen Strömungsteiler; 7 shows a perspective illustration of a flow divider;

Fig. θ eine andere Ausführungsform eines Strömungateilers in perspektivischer Ansicht;Fig. Θ shows another embodiment of a flow divider in perspective view;

Fig. 9 eine Draufsicht auf den Strömungsteiler gemSB Fig. Θ;9 shows a plan view of the flow divider according to FIG Fig. Θ;

Fig.Io einen Schnitt lSngs LiniR X-X gemMB Fig. 8;FIG. 10 shows a section along the line X-X according to FIG. 8;

Fig.11 in schematincher Seltenansicht die Anordnung einer tangentialen Zufuhreinrichtung der Vorrichtung gemäß FiQ. G;11 shows the arrangement in a schematic rare view a tangential feed device of the device according to FiQ. G;

Fig.12 die perspektivische Ansicht eines Zyklonsystems mit konischpn Wirbeln;Fig. 12 is a perspective view of a cyclone system with conical vertebrae;

Fig.13 perspektivirch die Anordnunn von Strömungateilern in einem Zyklonsyatem für konische Wirbel;Fig. 13 is a perspective view of the arrangement of flow dividers in a cyclonic system for conical vortices;

- Io -- Io -

Fig. ]Λ eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemMßen Turbulenzsystnmes, bei dem keine Wände zwischen den einzelnen Wirbeln angeordnet sind;Fig.] A perspective view of an inventive device Turbulence system in which there are no walls between the individual eddies are arranged;

Fig. 15 einen Schnitt durch eine Turbulenzkammer, die an ihrem Umfang umgeben ist mit einer Mehrzahl von anderen Turbulenzkammern;15 shows a section through a turbulence chamber which is surrounded on its circumference with a plurality of other turbulence chambers;

Fig. 16 eine perspektivische Ansicht eines Zyklonsystems bei dem die Mediumszufuhr in einem mittleren Zyklon erfolgt; 16 shows a perspective view of a cyclone system in which the medium is supplied in a central cyclone;

Fig. 17 einen Querschnitt einer Zentrifuge, bei der peripher um dan RDtntinnBZRntrum daB Zyklonsystem angeordnet ist;17 shows a cross section of a centrifuge in which the cyclone system is peripheral around the center is arranged;

Fig. 18 einen Schnitt längs Linie Xl/III-XVIII gemMB Fig. 17;18 shows a section along line Xl / III-XVIII according to FIG Fig. 17;

Fig. 19 schematisch und im Schnitt einen erfindungsgemMßen Zyklon, In dem die Wirbel bzu. die lilirbelkammern konisch ausgebildet sind unter Weglassung des größten Teils der Kammerwände; Fig. 19 shows schematically and in section a device according to the invention Cyclone in which the eddies bzu. the vortex chambers are conical below Omission of most of the chamber walls;

Fig. 2o im Prinzip und im Schnitt schematisch kleine Strömungsteiler und die in deren Nachbarschaft befindlichen Wirbel undFig. 2o schematically small in principle and in section Flow dividers and the eddies in their vicinity and

Fig. 21 im Prinzip Wirbel ohne Strömungsteiler.21 shows the principle of vortices without a flow divider.

Die zeichnerischen Darstellungen der Fig. 1-21 zeigen'einige Auaführungsbeiapiele und die Art der Arbeitsweise der Vorrichtung· In der RealitMt 1st jedoch eine große Anzahl verschiedener Ausführungsformen der Erfindung verstellbar. Die Formen und Abmessungen der Vorrichtung sind in Richtung auf einen gegebenen Endzweck ausgewählt. Experimentelle Untersuchungen und theoretische Studien können zur Assistenz benutzt werden. Bezüglich der Terminologie werden folgende Komponenten benutzt:The graphical representations of FIGS. 1-21 show some execution examples and the type the operation of the device · In reality However, it is a large number of different embodiments of the invention adjustable. The shapes and dimensions of the device are directional selected for a given end use. Experimental investigations and theoretical studies can can be used for assistance. Regarding the terminology the following components are used:

1 ist eine Fläche, die den Separationsraum nach1 is an area following the separation space

außen begrenzt,limited outside,

2 ist ein Separationswirbel ohne Oscillations«^fekt,2 is a separation vortex without oscillation effect,

Io ist eine Turbulenzkammer in der sich Partikel, die unterschiedliche Masse haben, voneinander trennen,Io is a turbulence chamber in which particles which have different masses, separate from each other,

12 ist ein tangentialer Einlaß, durch den die zu trennenden Partikel in den Separationsraum gelangen,12 is a tangential inlet through which the particles to be separated enter the separation space,

13 ist ein axialer Auslaß für Partikel, die nach der Trennung eine geringe Masse haben,13 is an axial outlet for particles after the Separation have a low mass,

Ii* ist ein axialer Auslaß für Partikel die eins schwerere Masse nach der Trennung haben,Ii * is an axial outlet for particles the one have heavier mass after separation,

39 iBt ein Strömungsteiler für die Trennung verschiedener LJirbel voneinander,39 iBt a flow divider for separating different LJ whirls from each other,

/+o ist eine Hollisionsflache, in der die Separstionswirbel ineinander laufen,/ + o is a hollision surface in which the separation vortices run into each other,

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

- 12 -- 12 -

47 ist ein Deckel für eine solche Turbulenzkammer,47 is a cover for such a turbulence chamber,

48 ist ein axiales Einlaßrohr,48 is an axial inlet pipe,

49 ist das Rotationszentrum eines Separationswirbels, Go ist ein kleiner Strömungsteiler und49 is the center of rotation of a separation vortex, Go is a small flow divider and

49o ist das Rotationszentrum einer Zentrifuge.49o is the center of rotation of a centrifuge.

Fig. 1 zeigt ein Turbulenzkammersystem, in dem die einzelnen Turbulenzkammern nebeneinander in Form eines Rechteckrasters angeordnet sind. Die Turbulenzkammern Io oder Separationsräume stehen seitlich miteinander in Verbindung, so daß ungefähr die HSlfte der Wandfläche der Zentralkemmern wegfällt. Im Bereich der weggefallenen Ulandfläche wird eine Kollisionsfläche 12 gebildet, in der die Lüirbel der verschiedenen Kammern ineinanderlaufen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt die Zahl der Wirbel 4x4, aber das Turbulenzkammersystem kann eine beliebige Anzahl von Wirbeln 2 umfassen, die paarweise in seitlicher Richtung zueinander in Kontakt stehen. Beim Beispiel nach Fig. 1 bleiben zwischen den Wirbeln Strömungsteiler 39 bestehen, die im Querschnitt aeuiBsermaßen vierarmig Bind und verschiedene Größen haben können. Auch die Form der Strömungsteiler- 39 kann variieren. Bespw. verstärkt eine wellenförmige Form die Oscillation. Fig. 1 shows a turbulence chamber system in which the individual turbulence chambers are arranged side by side in the form of a rectangular grid. The turbulence chambers Io or separation rooms are side by side in connection, so that about half of the wall surface of the central clamps is omitted. In the area the omitted Uland area becomes a collision area 12 formed, in which the air vortices of the various chambers run into one another. In the embodiment shown the number of vortices is 4x4, but the turbulence chamber system can have any number of Include vertebrae 2, which are in contact with one another in pairs in the lateral direction. In the example according to Fig. 1, flow dividers 39 remain between the eddies, the cross-section of which is essentially four-armed Bind and can be of different sizes. The shape of the flow dividers 39 can also vary. Bespw. a wave-like shape intensifies the oscillation.

3 239.10θ3 239.10θ

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind die üJirbel 2 des Turbulenzsystems in Form einer Ellipse ausgebildet^ um das radiale Zusammenprallen zu intensivieren. Im Beispiel sind die Hauptachsen der Ellipsen rechtwinklig zueinander gestellt. Alternativ können die Hauptachsen der Ellipsen jedoch auch parallel zueinander verlaufen. Ein Turbulenzsystem der hier interessierenden Art kann auch bezüglich der Wirbel andere Formen haben, bspu. die Form eines abgerundeten Dreieckes oder Viereckes usu.In the embodiment according to FIG. 2, the vortices are 2 of the turbulence system in the form of an ellipse ^ to intensify the radial collision. In the example, the main axes of the ellipses are right-angled posed to each other. Alternatively, however, the main axes of the ellipses can also be parallel to one another get lost. A turbulence system of those of interest here Art can also have other shapes with regard to the vertebrae have, ex. the shape of a rounded triangle or Square usu.

Fig. 3 stellt in Seitenansicht ein Zyklonsystem dar mit l* χ U Zyklonen, zusammengefaßt in ein System oder eine Reihe von Zyklonen.Fig. 3 shows a side view of a cyclone system with l * χ U cyclones, combined in a system or a series of cyclones.

Fig. 3 zeigt keine Zufuhrelemente Für die Zyklone. Die Zufuhr eines zu enpariercnden Mediums in die Zyklone kann axial oder tangential erfolgen. Für den Fall der Fig. 3 verlassen die sepnriertr;n Fraktionen die Vorrichtung in axialer Richtung, aber tangentiale AuslMufe sind auch möglich.Fig. 3 shows no feed elements for the cyclones. the Supply of a medium to be removed into the cyclones can be done axially or tangentially. In the event of 3 the separated fractions leave the device in the axial direction, but tangential outlets are also possible.

Die Ausführungsform nach Fig. U verdeutlicht, daß die einzelnen Turbulenzkammern Io die gleiche Größe haben. Dies uird bevorzugt, um die Stoß- bzui. ZusammenprallkrSfte in den verschiedenen Wirbeln gleich werden zu lassen.The embodiment according to FIG. U shows that the individual turbulence chambers Io are of the same size. This is preferred in order to reduce the impact. To make the collision forces in the different vertebrae equal.

BAD ORIQSiMAL'BATH ORIQSiMAL '

In diesem Falle bestehen die Strömungsteiler aus vier glatten Sektionen einer zylindrischen Flache.In this case the flow dividers consist of four smooth sections of a cylindrical surface.

Die Schnittdarstnllung qsmäß Fig. 5 zeigt tangentiale Einlasse 12 für rcin Zvklanen3vstn?m, wobei die Einlasse zwischen den einzelnen Wirbeln 2 angeordnet sind.The sectional representation qs according to FIG. 5 shows tangential Inlets 12 for rcin Zvklanen3vstn? M, with the inlets are arranged between the individual vertebrae 2.

Fig. 6 zeigt korrespondierend tangentiale Einlasse 12.6 shows corresponding tangential inlets 12.

Fig. 7 zeigt einen Strömungsteiler 39, in dem die Strömungarichtungen der Wirbel erzeugt werden durch kanalartige Nuten, zwischen denen sich scharfe Rippen befinden. Durch eine solche Formgebung ist es möglich, die Form einer axialen Sektion des Wirbels 2 in die verschiedenen Höhen der Rotation zu modifizieren. Innerhalb der Kollisionsfläche 14 der einzelnen Lüirbel 2 ist die Zwischenflache der Wirbel eine Ebene, d.h. der Axialschnitt des Wirbels 2 ist linear. Wenn die Partikel an einem Strömungsteiler 39 gemäß Fig. 7 ankommen, werden die Partikel gezwungen, sich partiell auch in axialer Richtung zu bewegen. Demgemäß sind die Partikel, die unterschiedliche Massen haben, leichter in der Lage, in der gewünschten Separationsrichtung aneinander vorbeizukommen. Die Querschnittsform eines Strömungsteilers kann bspw.- auch ein Kreis ader eine Ellipse sein.Fig. 7 shows a flow divider 39, in which the flow directions the vortices are generated by channel-like grooves between which there are sharp ribs. Such a shape makes it possible to change the shape of an axial section of the vertebra 2 into the various Modify heights of rotation. Within the collision surface 14 of the individual air vortices 2 the intermediate surface of the vertebrae is a plane, i.e. the Axial section of the vortex 2 is linear. When the particles arrive at a flow divider 39 according to FIG. 7, the particles are forced to move partially in the axial direction. Accordingly, the particles are which have different masses are more easily able to pass each other in the desired direction of separation. The cross-sectional shape of a flow divider For example, it can also be a circle or an ellipse.

Der Strömungsteiler gemHß Fig. S-Id ist in axialer Richtung wellenförmig ausgebildet. Zwischen den Wellenbergen befinden sich Einschnitte, in die die Wirbel 2 gezwungen werden. Die regelmäßige Ausformung eines lüirbele 2 in axialer und radialer Richtung verbessert die Separationswirkung.The flow divider of Fig. S-Id is axial Direction wave-shaped. There are incisions between the wave crests into which the vortices 2 are forced. The regular shape of a lüirbele 2 in the axial and radial directions is improved the separation effect.

Fig 11 zeigt im Detail die mögliche Anordnung eines tangentialen Einlasses 12 für die Ausführungsformen der Fig. 5,6.11 shows in detail the possible arrangement of a tangential inlet 12 for the embodiments of Figs. 5, 6.

Die Fig. 12,13 zeigen eine Ausführungsform der Anordnung von konischen Turbulenzkammern. Die -Größe einer KollisionsflSche Ua kann, wie gewünscht, ausgewählt werden. Die Strömungsteiler 39 können flache, konische Flächen haben oder sie können wellenförmig ausgebildet sein oder geriffelt sein in Strömungsrichtung des Wirbels 2 oder genutet in axialer Richtung.FIGS. 12, 13 show an embodiment of the arrangement of conical turbulence chambers. The size of a collision area Ua can be selected as desired. The flow dividers 39 can have flat, conical surfaces or they can be designed in a wave-like manner or be corrugated in the flow direction of the vortex 2 or grooved in the axial direction.

Fig IU zeigt eine AusfUhrungsform, bßi der die üJSnde zwischen den einzelnen Wirbeln 2 komplett entfernt sind, Wirbel 2 werden hervorgerufen und aufrechterhalten durch tangentiale Einlasse 12, die zwischen den Wirbeln 2, wie mit Teilen angedeutet, angeordnet und ausgerichtet sind. Die einzelnen Wirbel 2 drehen mit gleicher Geschwindigkeit, der gleichen Größe und gehenFig IU shows an embodiment, BSSI the üJSnde are completely removed from between the vertebrae 2, 2 vortex caused and maintained by the tangential inlets 12 which are located between the vertebrae 2, as indicated with portions and aligned. The individual vertebrae 2 rotate at the same speed, the same size and go

BAD ORIGINAL BATH ORIGINAL

seitlich ineinander über. Die seitliche Reibung zwischen den Wirbeln 2 ist sehr klein. Im Falle der Ausführungsform nach Fig. Ik verlaufen die Rotationszentren *t9 parallel zueinander. Der Einlaß oder die Mediumszufuhr kann ebenfalls axial bewirkt werden.laterally into each other. The lateral friction between the vertebrae 2 is very small. In the case of the embodiment of FIG. Ik * t9 the centers of rotation parallel to each other. The inlet or the medium supply can also be effected axially.

Fig. 15 zeigt ein Turbulenzsystem, in dem ein Hauptwirbel 2 vorliegt, der peripher durch eine Mehrzahl von kleineren Wirbel 2 umgeben ist. Im Bereich der Kollisionsflächen ko ist die tangentiale Geschwindigkeit des Hauptwirbels 2 und die der kleinpn Wirbel 2 gleich, wobei jedoch die Winkelgeschwindigkeiten der kleinen Wirbel 2 höher sind. Die Zentrifugalkraft der kleinen Wirbel 2 ist herabgesetzt durch eine dünnere Rotationsmasse im Vergleich zu der des Hauptwirbels 2_f aber andererseits ist die Zentrifugalkraft der kleinen Wirbel 2 erhöht durch einen kleineren Radius im l/ergleich zu dem des Hauptwirbels 2. Demgemäß sind die Wirbel 2 unterschiedlicher Größe im Gleichgewicht bezüglich der Zentrif ugalkriif tr?. Beim Ausf nhrungsbpispiel nach Fig. ist die PartikelrmrssE cIrh HaupHii rbe3 s 2 achtzehn KoI-lisionsstüQen während einss IJt] auf es ausgesetzt. Die Kollisionsf lächm'40, verlaufend irn äußeren Teil des Hauptwirbels 2, erstrecken sich in tangentialer Richtung und sind so ausgebildet bzw. bemessen, daß sie die gleiche LSnge haben wie ihre Abstandsabschnitte.15 shows a turbulence system in which there is a main eddy 2 which is peripherally surrounded by a plurality of smaller eddies 2. In the area of the collision surfaces ko , the tangential speed of the main vortex 2 and that of the small vortex 2 are the same, but the angular speeds of the small vortices 2 are higher. The centrifugal force of the small vortex 2 is reduced by a thinner rotational _{mass compared to that of the main vortex 2 f} but on the other hand the centrifugal force of the small vortex 2 is increased by a smaller radius compared to that of the main vortex 2. Accordingly, the vortices 2 are more different Size in equilibrium with respect to the centrifugal force. In the exemplary nhrungsbpispiel of FIG. PartikelrmrssE the CIRH HaupHii is s 2 eighteen koi lisionsstüQen during einss IJT] on it rbe3 exposed. The collision surfaces 40, running in the outer part of the main vortex 2, extend in the tangential direction and are designed or dimensioned in such a way that they have the same length as their spacing sections.

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Aufgrund dieser Anordnung bzw. Bemessung uierden dem Hauptwirbel 2 reqelmäßig Wellenbewegungen aufgeprägt.Due to this arrangement or dimensioning, the Main vortex 2 regular wave movements impressed.

Fig. 16 zeigt ein Zyklonnnsystem, bei dem die Zyklone in axialer Richtung gewissermaßen Übereinander gestapelt sind. Die Zufuhr eines zu separierenden Mediuaa erfolgt im obersten zentralen Zyklon, aus dem die Partikel im wesentlichen seitlich in die Zyklone durch HollisionsfItjche¹" ^o in riie urteren qelangan könnenu Bei der Passage in die unteren Zyklone ist die Fraktionierung im oberen Abschnitt einer Turbulenzkammer konzentriert in Partikai, die qrößere Massen haben. Die Partikel mit schwerer Masse konzentrieren sich am stärksten im letzten, axialen untersten Zyklon einer solchen Zyklonkette.16 shows a cyclone system in which the cyclones are, as it were, stacked one on top of the other in the axial direction. A medium to be separated is fed into the uppermost central cyclone, from which the particles can essentially laterally enter the cyclones through HollisionsfItjche ¹ "^ o in riie urteren qelanganu. When passing into the lower cyclones, the fractionation is concentrated in the upper section of a turbulence chamber Particles which have larger masses The particles with heavier mass are concentrated most strongly in the last, axially lowest cyclone of such a cyclone chain.

Aus solchen Zyklonen, die in axialer Richtung in unterschiedlichen Höhen an-georrinet sind, werden Fraktionen mit leichter und schwerer Masse erhalten und in verschiedenen Graden konzentriert durch Auslässe 13 und IU. Einige von diesen Fraktionen können in dem Zentralzyklon durch einen Einlaß 12 zurückgeführt werden, um eine effektivere Konzentration zu erreichen. Durch Regulierung der Größe und des Druckes der Auslasse 13,I^ ist es möglich, die Partikelzusammensetzung verschiedener Zyklone zu steuern.From such cyclones, which are an-georrinet in the axial direction at different heights, fractions with light and heavy mass are obtained and concentrated in different degrees through outlets 13 and IU. Some of these fractions can be recycled into the central cyclone through inlet 12 for more effective concentration. By regulating the size and pressure of the outlets 13, I ^ it is possible to control the particle composition of different cyclones.

- ia -- ia -

Demgemäß iat es möglich, ZyklonsyBteme oder Zyklonreihen zu erstellen, tjorin der Zentralzyklon umgeben ist durch 3,4,5 usu. Zyklone mit regelmäßigen Intervallen.Accordingly, it is possible to use cyclone systems or series of cyclones to create tjorin surrounded by the central cyclone is through 3,4,5 usu. cyclones with regular Intervals.

Fig. 17 zeigt eine Auaführungsfarm, angeordnet in einer Zentrifuge rund um eine Rotationsachse 49o. Die Rotation einer Zentrifuge in Kombination mit der Rotation der Zyklone verursacht eine Oacillationsbeuegung in den Wirbeln der Zyklone, wodurch die Separation verstärkt uiird. Die Oscillation uird dadurch erhöht, daß die benachbarten üJirbel miteinander kollidieren.Fig. 17 shows an execution farm arranged in a centrifuge around an axis of rotation 49o. The rotation of a centrifuge in combination with the Rotation of the cyclones causes an oacillation deflection in the vortices of the cyclones, which increases the separation. The oscillation is thereby increases that the neighboring vortices collide with one another.

Fig. 18 zeigt eine Zentrifuge im Axialschnitt. Der Winkel zwischen den Rotationszentren 49 der Zyklone und der Rotationsachse 49a der Zentrifuge kann variieren gemäß der Konizität oder der Zylindrigkeit der Zyklone und der Länge der geuünachten Kollisionsfläche 4o. 18 shows a centrifuge in axial section. Of the The angle between the centers of rotation 49 of the cyclones and the axis of rotation 49a of the centrifuge can vary according to the conicity or the cylindricity of the cyclones and the length of the greened collision surface 4o.

Fig. 19 zeigt die symmetrische Anordnung der Rotationszentren 49 von konischen Wirbeln 2 relativ zueinander im Axialschnitt, uiobei die Wände zujischen einzelnen Wirbeln entfernt sind von den oberen Abschnitten 49 in einem Rechteckraster gemessen längs einer sphärischen Fläche 47.19 shows the symmetrical arrangement of the centers of rotation 49 of conical vertebrae 2 relative to one another in axial section, with the walls individually Vertebrae are removed from the upper sections 49 in a rectangular grid measured along a spherical surface 47.

Fig. 2o atellt einen Fall dar, in dem vier üJirbel 2 zwischen zwei kleinen Strömungsteilern 6o anstelle eines Hauptströmungsteilera **9 erzeugt werden. Dadurch wird die Reibungsflache, die die Wirbel 2 definiert, kleiner. Zwischen den Wirbeln 2 und den kleinen Strömungsteilern 6o ergeben sich Gegemwirbel,, die die Separationswirbel seitlich tragen»■Fig. 2o atells a case in which four vortices 2 between two small flow dividers 6o instead a main flow divider a ** 9 can be generated. Through this becomes the friction surface that defines the vortex 2, smaller. Between the vortices 2 and the small flow dividers 6o there are counter-vortices ,, which carry the separation vortices laterally »■

Fig. 21 zeigt die Gegenwirbel, die sich zwischen· den Separationswirbeln in dem Fall ausbilden, wo keine Strömungsteiler 39,6c- vorhanden sind.FIG. 21 shows the counter-eddies that develop between the Form separation eddies in the case where there are no flow dividers 39,6c-.

Die einzelnen Wirbel entwickeln sich in natürlicher Weise und erreichen eine innere Balance. In der Realität können die Wirbel eine sehr komplizierte Größe annehmen.The individual vertebrae develop naturally and achieve an inner balance. In reality the vertebrae can become very complex in size.

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Claims

(14 591)

Patent claims:

1. Process for separating a medium into components of different particle sizes by means of centrifugal force in a free turbulent flow, such that the particles with heavier mass are concentrated during the rotary motion in the sweeter area of a separation fluid and particles with lighter mass in areas that are in the center are closer, characterized in that two or more SepBratlon vertebrae are generated side by side in pairs and collide with each other at an angle of ο - 9o ^D during the rotation in opposite directions.

2. The method according to claim 1, characterized characterized in that the separation vortices are formed side by side and build a turbulence system in which the centers of rotation are arranged in a rectangular grid are.

3. The method according to Anapruch 1, characterized in that the Separationsuiirbel aeitlich to each other to form a Turbulence system formed and around a separation jet a plurality of other separate vortices can be generated peripherally.

4. l / experienced according to Anapruch 1, thereby characterized in that the Separationsuiirbel generated in a temporal assignment and to each other form a turbulence system in which the centers of rotation of the separation eddies to each other asymmetrical with respect to their centers of rotation arranged alnd.

5. Device for carrying out the process according to any of claims 1 to <+, characterized characterized in that between the turbulence chambers (lo) of parallel turbulence separators paired and partly with each other colony areas for colliding parallel dirbles (2) are arranged, which rotate in opposite directions.

6. Device according to Anapruch 5, characterized in that the inlet (12) of a medium to be separated is arranged between two turbulence chambers (10) in a collision surface (ka).

7. Apparatus according to claim 5, characterized in that the turbulence chambers (la) In the form of a rectangular grid parallel are arranged to each other.

8. Apparatus according to claim 5, characterized in that one of the turbulence chambers (lo) is peripherally surrounded by other turbulence chambers (lo).

9. Device according to any one of claims 5 to 7 " characterized in that the parallel turbulence chambers are free of chamber walls are trained.

10. Device according to any one of claims 5 to 7, characterized in that between four parallel turbulence chambers (1) a flow divider (39) with a rectangular shape Cross-section is arranged.

11. Device according to any one of claims 5 to 7, characterized in that that two small flow dividers (So) are arranged between four parallel turbulence chambers (lo).

12. Vorrichtung nach jedem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen vier parallelen Turbulenzkammern ein12. Device according to any one of claims 5 to 7, characterized in that between four parallel turbulence chambers

, . Strömungsteiler (39) mit kreisförmigem Querschnitt,. Flow divider (39) with a circular cross-section

.ι angeordnet ist..ι is arranged.

13. Vorrichtung nach jedem der Ansprüche la bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strömungsteiler (39) in Ausbreitungsrichtung eines Separationsuirbels (2) genutet ausgebildet 1st.13. Device according to each of claims la to 12, characterized in that a flow divider (39) in the direction of propagation a Separationsuirbels (2) formed grooved 1st.

j Ι*».-Vorrichtung nach Anspruch lo, dadurchj Ι * ».- device according to claim lo, characterized

J = ' gekennzeichnet, daß ein StrömungsJ = 'denotes that a flow

teiler (39) in Ausbreitungsrichtung eines Separa-divider (39) in the direction of propagation of a separator

■ tionsuirbels (2) gerillt ausgebildet ist.■ tionsuirbels (2) is formed grooved.

15. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß Ansprüchen 3 oder ^,dadurch gekenn-15. Apparatus for carrying out the method according to Claims 3 or ^, characterized thereby

» zeichnet, daß die benachbarten Turbulenzkam-. mern in ax-ialer Richtung übereinaridergestapelt angeordnet sind.»Shows that the neighboring turbulence came-. mern stacked on top of each other in the axial direction are arranged.

16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulenzkammern eines Turbulenzseparatars peripher rund um das Rotationszentrum einer Zentrifuge angeordnet sind.16. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized in that the turbulence chambers of a turbulence separator peripherally around the center of rotation a centrifuge are arranged.