DD232844A5 - Verfahren und vorrichtung zum trennschleudern von feinkornmineralgemischen - Google Patents

Abstract

Um eine Zentralwelle angeordnete Scheideelemente rotieren gemeinsam um die Hauptachse und einzeln um ihre Laengsachsen. Ein Zentrifugalverteiler verteilt mit Fluid vermengtes Feinkornmineralgemisch gleichmaessig auf die Scheideelemente. In jedem Scheideelement wird der Teilgutstrom durch in einem ersten Scheideelementabschnitt angeordnete Mitnehmerfluegel in Rotation um die Laengsachse versetzt und die Schwergutfraktion an die Scheidewand zentrifugiert. Im als konischer Schneckenrohrfoerderer ausgebildeten zweiten Abschnitt, der keine Mitnehmerfluegel enthaelt, wird die Schwergutfraktion zum Sammelraum transportiert und durch erste Austragsoeffnungen ausgetragen, wobei das Feinkornmineralgemisch an der Scheidewand durch die kombinierten Drehbewegungen pulsierend fluidisiert und die Schwergutfraktion aufkonzentriert wird. Aus einem Ringraum kann Fluid in den zweiten Abschnitt eingespritzt und damit die Schwergutfraktion noch weiter gereinigt werden. Ein Verdraengerkoerper leitet die Leichtgutfraktion und Fluid zu zweiten Austragsoeffnungen. Die Trennvorrichtung ist axial beweglich gelagert und wird mittels einer Noppenscheibe in axiale Schwingungen versetzt. Durch die zusammenwirkenden Bewegungen wird ein kontinuierliches Trennen von Feinkornmineralgemisch ohne Verstopfung der Vorrichtung gewaehrleistet. Fig. 1

Description

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Im zweiten Abschnitt des Abscheidebereiches wird die angesammelte Schwergutfraktion vorteilhaft in einer schraubenartigen Bahn über die Mantelfläche zu den Austragsöffnungen bewegt. Es kann auch zweckmäßig sein, wenn die angesammelte Schwergutfraktion im zweiten Abschnitt des Abscheidebereiches über eine sich vom ersten Abschnitt zum Ende des Abscheidebereiches konisch erweiternde Mantelfläche zu den Austragsöffnungen bewegt wird.

Es ist von Vorteil, daß bei jedem Scheideelement durch eine Vielzahl von seitlichen Düsen von außen Fluid in den zweiten Abschnitt des Abscheidebereichs eingespritzt wird.

Zweckmäßigerweise führen die rotierenden Scheideelemente Schwingungen in Richtung ihrer Längsachsen aus, wobei die Drehrichtung der einzelnen Scheideelemente um ihre Längsachsen gleich oder entgegengesetzt der Drehrichtung der Scheideelemente um die Hauptachse ist.

Es kann auch von Vorteil sein, wenn die einzelnen Scheideelemente um ihre Längsachsen mit einer Drehzahl und die Scheideelemente um die Hauptachse mit einer anderen Drehzahl rotieren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß in an einer Zentralwelle befestigten Halterungen in gleichmäßiger Verteilung rings um die Zentralwellen-Achse, im folgenden Hauptachse genannt, mehrere rohrartige Scheideelemente um ihre zur Hauptachse parallelen Längsachsen drehbar angeordnet sind und in der Zentralwelle ein Zentrifugalverteilerim koaxialem Einlauf und peripheren Auslässen integriert ist, wobei von den Auslässen jeder an eines der Scheideelemente über einen Leitungsbogen und eine Dichtung für Drehbewegung angeschlossen und der Zentrifugalverteiler eingerichtet ist, um ein in Form eines Gutstromes durch den Einlauf aufgegebenes Fluid-Feinkornmineralgemisch in dosierten Teilgutströmen gleichmäßig auf die Scheideelemente aufzuteilen, daß eine oder mehrere Antriebsvorrichtungen vorhanden sind, an die die Zentralwelie und die Scheideelemente angeschlossen oder ankuppelbar sind, um die Zentralwelle mit dem Zentrifugal-Verteiler und den Scheideelementen um die Hauptachse und gleichzeitig die Scheideelemente um ihre Längsachsen rotieren zu lassen, und daß jedes rohrartige Scheideelement eine in bezug auf die Längsachse rotationssymmetrische innere Mantelfläche hat, in einem ersten Abschnitt am Einlaufende Mitnahmemittel für den Teilgutstrom enthält, um diesen in dem ersten Abschnitt mit angenähert gleicher Winkelgeschwindigkeit wie das Scheideelement in Rotation um die Längsachse zu versetzen, und einen daran anschließenden topfartigen zweiten Abschnitt umfaßt, der durch einen Boden abgeschlossen ist, oberhalb des Bodens einen an der inneren Mantelfläche ringsumlaufenden und zum ersten Abschnitt hin offenen Schwergut-Sammelraum mit einer Vielzahl von nach außen führenden ersten Austragsöffnungen zum Aufnehmen und Austragen der an der inneren Mantelfläche abgelagerten und entlang dieser zum Sammelraum bewegten Schwergutfraktion aufweist, und am Boden seitlich nach außen führende zweite Austragsöffnungen zum Austragen der Leichtgutfraktion und von Fluid aus dem zentralen Raumbereich um die Längsachse enthält.

Es ist vorteilhaft, wenn die ersten und/oder zweiten Austragsöffnungen verstellbar sind.

In dem ersten Abschnitt jedes Scheideelementes sind zum Drehen des Teilgutstromes radiale Mitnehmerflügel angeordnet.

Der zweite Abschnitt jedes Scheideelementes weist eine sich vom Abschnitt zum Boden hin erweiternde konische innere Mantelfläche auf.

Es kann auch von Vorteil sein, wenn der zweite Abschnitt jedes Scheideelementes als Schneckenrohrförderer mit wenigstens einem vom ersten Abschnitt zum Schwergut-Sammelraum hinführenden und von einer Rille oder Nut in der innneren Mantelfläche gebildeten Schraubengang ausgebildet ist.

Bei jedem Scheideelement am Boden des zweiten Abschnittes ist ein mit der Längsachse koaxialer Verdrängerkörper angeordent, um die Leichtgutfraktion und Fluid zu den zweiten Austragsöffnungen zu leiten.

Der zweite Abschnitt jedes Scheideelementes ist von einem Außenmantel umgeben, um rings um den zweiten Abschnitt herum einen äußeren, mit Fluid speisbaren Ringraum zu bilden, von dem eine Vielzahl von an der inneren Mantelfläche einmündenden Düsenbohrungen, die bei einem als Schneckenradförderer ausgebildeten zweiten Abschnitt entlang den Rillen oder Nuten angeordnet sind, in den zweiten Abschnitt des rohrartigen Scheideelementes hineinführen.

Dabei weist der Außenmantel vorteilhaft einen radial erweiterten Längsschlitz auf, um bei rotierendem Scheideelement Luft als Fluid in den Ringraum einzuspeisen und durch die Düsenbohrungen in den zweiten Abschnitt hineinzublasen.

Für ein nasses Feinkornmineralgemisch mit einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser als Fluid besteht der Zentrifugal-Verteiler zweckmäßig aus einer Zentrifugalpumpe, deren Laufrad koaxial in die Zentralwelle auswechsel- und verstellbar eingesetzt ist, während für ein trockenes Feinkornmineralgemisch mit einem Gas, insbesondere Luft als Fluid, der Zentrifugal-Verteiler vorteilhaft aus einem Zentrifugalgebläse besteht, deren Laufrad koaxial in die Zentralwelle auswechsel- und verstellbar eingesetzt ist.

Die Zentralwelle mit dem Zentrifugal-Verteiler und den Scheideelementen ist längs der Hauptachse hin und her verschiebbar angeordnet und mit Antriebsmitteln zur Ausführung von schwingungsartigen Hin- und Herbewegung verbunden.

Vorzugsweise ist die Zentralwelle horizontal gelagert.

Ausführungsbeispiel

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung ausführlicher erläutert. Auf der Zeichnung zeigen:

Fig. 1: einen Längsschnitt durch eine Trennvorrichtung nach der Erfindung, wobei von den mehreren gleichen Scheideelementen nur eines dargestellt ist;

Fig. 2: Querschnitt durch die Vorrichtung im Bereich der Aufteilung des aufgegebenen Gutstromes längs der Linie H-Il in Fig. 1;

^cig.3: einen Querschnitt durch ein Scheideelement im Bereich dessen ersten Abschnittes längs der Linie Ill-Ill in Fig. 1; Fig.4: einen Querschnitt durch das Scheideelement im Bereich dessen zweiten Abschnittes längs der Linie IV-IV in Fig. 1.

In einem auf der Zeichnung nicht näher dargestellten Gehäuse der Trennvorrichtung ist in z.B. Kugellagern 1 eine Zentralwelle 1 a drehbar gelagert. Die Zuführung des in Fig. 1 symbolisch durch einen Pfeil wiedergegebenen fluidisierten Gutstromes 2 erfolgt über eine mit der Zertralwelle in koaxiale Rohrleitung 3, so daß der Gutstrom in Richtung der durch die Zentralwelle 1 a bestimmten Hauptachse A der Trennvorrichtung aufgegeben wird. Das in Wichtefraktionen zu trennende Feinkornmineralgemisch wird üblich in einem Vorratsbehälter mit Flüssigkeit, insbesondere Wasser, oder Gas, insbesondere Luft, vermengt, wozu der Vorratsbehälter ein Rührwerk enthält bzw. mit einem Gebläse ausgerüstet ist. Einrichtungen für eine solche Behandlung von zu trennendem Gut sind bestens bekannt, so daß sie nicht näher beschrieben werden brauchen und auch auf der Zeichnung nicht dargestellt sind.

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Im folgenden wird die Vorrichtung zunächst am Beispiel von zu trennendem nassen, also mit Flüssigkeit vermengten Gut beschrieben.

Am aufgabeseitigen Ende der Zentralwelle 1 a wird der Gutstrom 2 in mehrere, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in vier Teilgutströme 2 a aufgeteilt. Zum Aufteilen des Gutstromes 2 trägt die Zentralwelle 1 a am eingabeseitigen Ende als Zentralfugalverteiler eine Zentrifugalpumpe 6, deren Gehäuse 7 an der Zentralwelle 1 a ζ. B. angeflanscht ist und als Auslässe 8 vier seitlich abgehende Zuteilarme 8a in Form von mit Flanschen versehenen Rohrabzweigen aufweist. An den Einlauf der Zentrifugalpumpe 6 ist ein Rohrstück 5 angeflanscht, an das die Rohrleitung 3 über eine Dichtung 4, wie sie zum Abdichten von drehbaren Wellen verwendet werden, angeschlossen ist.

Vier langgestreckte Scheideelemente 14 sind rings um die Zentralwelle 1 a gleichmäßig verteilt angeordnet, wobei ihre Längsachsen B parallel zur Hauptachse Averlaufen. Jedes Scheideelement 14 ist um seine Längsachse B in z.B. Kugellagern 13 drehbar gelagert, die in an der Zentralwelle 1 a befestigten Tragarmen oder Tragscheiben 12 eingesetzt sind. Von den untereinander gleich ausgebildeten Scheideelementen 14 ist in Fig. 1 nur eines dargestellt. Jedes Scheideelement 14 weist einen im wesentlichen rohrartigen Hohlkörper 15 auf, dessen innere Mantelfläche 16 die Scheideelementwand bildet. An jedem Zuteilarm 8 des Pumpengehäuses 7 ist ein Rohrbogen 11 angeflanscht, der an seinem Auslaßende über eine Dichtung 17, die gleich oder ähnlich wie die Dichtung 4 ausgebildet ist, mit einem der Scheideelemente 14 verbunden ist. Im Betrieb rotiert die Zentralwelle 1 a mit den auf ihren Tragarmen oder Tragscheiben 12 angeordneten Scheideelementen 14 um die Hauptachse A und gleichzeitig und unabhängig davon rotieren die Scheideelemente 14 um ihre Längsachsen B. Die hierzu erforderliche, auf der Zeichnung nicht dargestellte Antriebseinrichtung kann beliebig ausgebildet sein, ist jedoch vorzugsweise so eingerichtet, daß für die Zentralwelle 1a und für die Scheideelemente 14die Drehrichtungen und die Drehzahlen wählbar sind. In Fig. 1 ist der rotierende Antrieb der Zentralwelle 1a durch ein Antriebsglied 29 und der rotierende Antrieb des Scheideelementes 14 durch ein Getriebe-Zahnradpaar 19 schematisch dargestellt.

Die Scheideelemente 14, die weiter unten noch ausführlich beschrieben werden, sind gegen Durchsatzänderungen sehr empfindlich. Änderungen im Volumen und/oder im Feinkornmineralgemischanteil des dem Scheideelement aufgegebenen Teilgutstromes würden zwangsläufig und automatisch auch eine Änderung der Scheideleistung des Scheideelementes zur Folge haben. Gleichförmigkeit der Gutaufgabe ist daher eine wesentliche Voraussetzung für eine hohe Scheideleistung. Gemäß einem ersten Merkmal des Verfahrens nach der Erfindung wird deshalb der kontinuierlich aufgegebene Gutstrom in mehrere, hier in vier dosierte Teilgutströme mit gleichem Volumen und gleichem Anteil an Feinkorngeneralgemisch aufgeteilt. Hierzu enthält die Trennvorrichtung die oben bereits als Zentrifugalverteiler erwähnte Zentrifugalpumpe 6, die aus dem Vorratsbehälter mit Feinkornmineralgemisch gespeist wird und von der alle Scheideelemente 14 gleichförmig beschickt werden. Da nun die Scheideleistung jedes Scheideelementes 14 mit der Dosierung des ihm aufgegebenen Feinkornmineralgemisches gekoppelt ist, ist zur Erzielung einer hohen Scheideleistung jeweils auch eine richtige und angepaßte Dosierung durch die Zentrifugalpumpe erforderlich. Deshalb ist hier die Dosierung zu einen durch eine einfache Veränderung des Laufrades mit den Flügeln bzw. Schaufeln der Zentrifugalpumpe an die Spezifikation des jeweiligen Gutstromes, z. B. der Trübe anpaßbar und zum anderen die Drehzahl der Zentrifugalpumpe für das jeweils gegebene Feinkornmineralgemisch optimierbar. Wie in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt ist, weist das Laufrad 9 der Zentrifugalpumpe 6 so viele Schaufeln oder Flügel 10 auf, wie Scheideelemente 14 vorhanden sind, wobei die Flügel 10 auf die Zuteilarme 8a des Pumpengehäuses 7 ausgerichtet sind (Fig. 2). Das Laufrad 9 bzw. bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Pumpenkreuz mit den Schaufeln oder Flügeln 10 ist als eine auswechselbare Baueinheit geschaltet, die an der Stirnseite der Zentralwelle 1 a justierbar und befestigbar ist.

Zur kontinuierlichen Scheidung des Feinkornmineralgemisches in eine Schwergut- und eine Leichtgutfraktion wird jeder dosierte Teilgutstrom 2a, z. B. ein aus einer Flüssigkeit und einem materialabhängig unterschiedlichen Anteil an Feinkornmineralgemisch bestehender Trübestrom in einer nahezu laminaren Strömung in das ihm zugehörige Scheideelement 14 eingeführt, wobei der rohrartige Hohlkörper 15 des rotationssymmetrischen Scheideelementes 14 mit der Scheidewand 16 den Abscheidebereich bildet.

Erfindungsgemäß rotiert der Teilgutstrom in einem ersten Abschnitt des Abscheidebereiches mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie die Scheidewand um seine Längsachse B. Hierzu weist der rohrartige Hohlkörper 15 des Scheideelementes 14 einen ersten,zylindrischen Abschnitt 15a auf, in dem, wie in Fig. 3 gezeigt, vorzugsweise Mitnehmerflügel 18 angeordnet sind. Durch diese Eigenrotation des Teilgutstromes wird das Feinkornmineralgemisch in diesem ersten Abschnitt an den Scheidewandabschnitt 16a zentrifugiert. Gleichzeitig wird der Teilgutstrom mit dem Scheideelement 14, das um seine Längsachse B rotiert, auch um die außerhalb des Scheideelement 14 liegende Hauptachse 4 rotiert, und zwar vorzugsweise mit einer von der Drehzahl der Eigenrotation unterschiedlichen Drehzahl. Diese kombinierte Drehbewegung führt zu einer zyklischen Änderung der auf das Feinkornmineralgemisch an der Scheidewand einwirkenden Zentrifugalkraft, wodurch, wie bekannt, eine Fluidisierung oder Pulsation des Feinkornmineralgemisches bewirkt und die vom herkömmlichen Setztisch her bekannte Scheidearbeit aufgebracht wird. Während aber beim Setztisch für gegebene Massen die Größe der Scheidekraft, bzw. den Betrag des Scheidevektors maximal durch die Erdbeschleunigung gegeben ist, so ist sie bei den rotierenden Scheideelementen durch ^^;ч Zentrifugalbeschleunigung bzw. durch die Drehzahl bestimmt, mit der man leicht auch auf wirtschaftliche Weise für die Zentrifugalbeschleunigung Werte von 60g erreichen kann. Dementspi echend schneller und genauer erfolgt bei dem Scheideelement die Scheidung des Feinstoffmineralgemisches in eine Schwergutfraktion, die unmittelbar an der Scheidewand ansteht, und eine darauf liegende Leichtgutfraktion. Im Zentrum des so gebildeten Pfropfens befindet sich dann das Fluid, d.h. die Flüssigkeit oder das Gas.

Aus dem ersten Abscheidebereichs-Abschnitt, in dem der Gutpfropfen durch die in ihn eingreifenden Mitnehmerflügel 18 erzwungen mit der gleichen Drehzahl rotiert wie die Scheidewand 16, tritt der Teilgutstrom mit dem nun schon vorsortierten Feinkornmineralgemisch in den zweiten Abschnitt ein, in welchem erfindungsgemäß seine Eigenrotation verlangsamt und der Teilgutstrom bzw. Gutpfropfen in einer schraubenartigen Bahn entlang der Scheidewand 16b dieses zweiten Abschnittes zum Austrag hin geführt wird. Für den Teilgutstrom bzw. Gutpfropfen wird eine abnehmende Eigenrotation auf einfache Weise dadurch erreicht, daß in dem zweiten Abschnitt des Scheideelementes 14 die Mitnehmerflügel 18 weggelassen sind. Sobald also der Teilgutstrom bzw. der Gutpfropfen aus den Bereich der Mitnehmerflügel 18 austritt, wird seine Eigenrotation wegen mangelnder Energiezufuhr verhältnismäßig schnell abklingen, so daß die Scheidewand 16b schneller rotiert als der noch rotierende Teilgutstrom bzw. Gutpfropfen und so in bezug auf letzteren eine relative Drehbewegung ausgeführt. Diese relative Drehbewegung wird ausgenutzt, um das an der Scheidewand 16b anliegende Gut auf der schraubenartigen Bahn zum Austrag hin fördern. Hierzu sind im zweiten Abschnitt des Scheideelementes 14 in die Scheidewand 16b vorzugsweise mehrere

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schraubengewindeartige Rillen oder Nutzen 20 vorgesehen, deren Steigungsrichtung so gewählt ist, daß bei der vorgesehenen Drehrichtung des Scheideelementes 14 um seine Längsachse B die Außenschicht des Teilgutstromes bzw. Gutpfropfens gegen den Austrag hin geschraubt wird. Damit bei hoher innerer Reibung des Feinkornmineralgemisches der Vorschub zum Austrag hin nicht durch den Reibungswiderstand in den schraubengewindeartigen Rillen oder Nuten 20 zum Erliegen kommt, wird die in den Rillen oder Nuten 20 an der Scheidewand 16b anliegende Schwergutfraktion mit einer zusätzlichen, in Richtung auf den Austrag hin wirkende Kraftkomponente beaufschlagt. Diese zusätzliche Kraftkomponente für den Materialtransport wird vorzugsweise auf einfache Weise dadurch erzeugt, daß der zweite Abschnitt des Abscheidebereiches auf den Austrag hin stetig aufgeweitet wird, d.h. der zweite Abschnitt des Scheideelementes 14 eine konische Form mit zum Austrag hin zunehmenden Durchmesser hat. Die bei rotierendem Scheideelement 14 längs der Transportbahn zunehmende Zentrifugalbeschleunigung liefert dann diese zusätzliche Kraftkomponente und zwar unabhängig von der Art des Feingutmineralgemisches und unabhängig von der Lage der Scheideelemente 14 im Raum, so daß bei höheren Drehzahlen, wie sie an sich vorgesehen sind, die Vorrichtung auch mit horizontal angeordneter Zentralweile 1 a betrieben werden kann. Während demnach in dem ersten Abschnitt 15a die Separation des Feinkornmineralgemisches stattfindet, erfolgt im zweiten Abschnitt 15b der Transport der abgeschiedenen Schwergutfraktion zum Austrag hin, wobei der zweite Abschnitt 15b als ein vorzugsweise konischer Schneckenrohrförderer ausgebildet ist.

Durch die Ausbildung des zweiten Abschnittes 15b in Form eines Schneckenrohrförderers wird auch eine noch bessere Trennung des Feinkornmineralgemisches erreicht. Da das durch die Kombination der Drehbewegungen um die Hauptachse A und um die Längsachse B hervorgerufene Fluidisieren und Pulsieren des Feinkornmineralgemisches auch im zweiten Abschnitt 15 b des Scheideelementes 14 und vor allem an der Scheidewand 16 b weiter wirkt, entsteht in den Schraubengängen, d. h. in den Rillen oder Nuten 20, die für die von ihnen erfaßte Schwergutfraktion eine wesentliche längere Austragszeit als für die daraufliegende, im wesentlichen Leichtgut umfassende Innenlage bedingen, eine weitere Aufkonzentration der Schwergutfraktion.

Die so noch weiter aufkonzentrierte Schwergutfraktion gelangt in einen im zweiten Scheideelement-Abschnitt 15b etwas oberhalb dessen Bodens 15c vorgesehenen Sammelraum 21, der von der Scheidewand 16b einwärts abstehenden ringsumlaufenden Wand 21a gebildet ist, und wird aus diesem durch vorzugsweise verstellbare erste Austragsöffnungen 22, die entlang dem Sammelraum 21 verteilt sind, ausgetragen und wie üblich abgeführt. Die im zweiten Abschnitt 15b des Scheideelementes 14 näher der Längsachse B liegende Leichtgutfraktion sowie der größte Teil von dem im Zentrum befindlichen Fluid, z. B. Flüssigkeit, werden radial durch am Umfang des Hohlkörpers 15 am Boden 15c angeordnete, vorzugsweise ebenfalls verstellbare zweite Austragsöffnungen 23 ausgetragen. Zur Erleichterung des Austrage der Leichtgutfraktion befindet sich am Boden 15c ein mit der Längsachse B koaxialer konischer Verdrängungskörper 24. Die ausgetragene Leichtgutfraktion wird wie üblich in Gefäßen gesammelt und abgeführt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jedes rohrartige Scheideelement 14 im Bereich des zweiten Abschnittes 15b von einem Außenmantel 25 umgeben, der um den zweiten Abschnitt 15b herum einen Ringraum 26 begrenzt. Der Ringraum 26 steht über eine Vielzahl von z. B. radialen Düsenbohrungen 27 (Fig.4) mit dem Innenraum deszweiten Hohlkörperabschnittes 15b in Verbindung. Durch eine auf derZeichnung nicht dargestellte z. B. von einer hohlen Zentralwelle 1 a zu dem Ringraum führende Leitung wird dem Ringraum 26 Fluid, Flüssigkeit oder Gas zugeführt, welches durch die Düsenbohrungen 27 in den zweiten Abschnitt 15b eingedüst wird. Wenn der zweite Abschnitt 15b mit Schraubengängen ausgestattet ist, sind die Düsen bohrungen 27 am Boden der Rillen oder Nuten 20 angeordnet. Bei rotierendem Scheideelement wird das unter Druck durch die Düsenbohrungen 27 eingespritztes Fluid nur in der Abhebephase der Fluidisierung wirksam, so daß dort die an der Scheidewand 16b angesammelte Schwergutfraktion im wesentlichen radial von dem Fluid durchströmt und von allenfalls in ihr noch vorhandenen Leichtgutpartikeln gereinigt wird, die durch das eingedüste Fluid nach innen zur Längsachse B hin, in die separierte Leichtgutfraktion geschwemmt bzw. geblasen und mit dieser ausgetragen werden. Wenn als eingedüstes Fluid Luft verwendet wird, weist der Außenmantel 25 zweckmäßig einen Längsschlitz auf, bei dem, wie in Fig. 4 gezeigt ist, der die eine Längsseite begrenzende Wandbereich schräg nach außen gestellt ist, so daß bei in Pfeilrichtung rotierendem Scheideelement Luft aus der Umgebungsatmosphäre durch den Schlitz 28 in den Ringraum 26 gepreßt wird und keine zusätzlichen Zuführungsleitungen zum Ringraum erforderlich sind. Diese oben besen riebenezusätzliche Eindüsen von Gas, insbesondere Luft in den zweiten Hohlkörper-Abschnitt 15b ist vor allem bei einem trockenen Gutstrom, also bei einem mit Gas, insbesondere Luft vermengten Feinkronmineralgemisch vorteilhaft und wird deshalb bei der Separierung von trockenem Gut stets vorgesehen. Für die Separierung von solchem trockenen Feinkornmineralgemisch ist die Vorrichtung im übrigen ebenso ausgebildet, wie vorstehend für die Separierung von nassem, mit einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser vermengtem Feinkornmineralgemisch, lediglich mit dem Unterschied, daß als Zentrifugal-Verteiler anstelle einer Zentrifugalpumpe 6 ein Zentrifugalgebläse eingesetzt wird.

Unvorhergesehene Veränderungen im Feststoffgehalt des Gutstromes können unter Umständen zu Betriebsstörungen, wie Verstopfungen von Leitungsteilen der Vorrichtung führen. Um solche Störungen auszuschließen, werden in Weiterbildung der Erfindung insbesondere die um die Hauptsache A rotierenden Teilgutströme zusätzlich noch einer Schwingung längs ihrer Längsachsen B ausgesetzt, so daß gesamthaft gesehen, die Teilgutströme eine räumliche Schwingung ausführen. Diese räumliche Schwingung der Teilgutströme beeinflußt auch stark den Trennvorgang selbst, so daß durch sie eine noch höhere Aufkonzentration der Schwergutanteile erreicht werden kann. Zur Aufbringung einer solchen räumlichen Schwingung ist der Rotor der Vorrichtung, d. h. die Zentralwelle 1 a mit den Zentrifugal-Verteiler 6 und den Scheideelementen 14 längs der Hauptachse A hin und her verschiebbar gelagert, indem z. B. die Kugellager 1 im Gehäuse schwingfähtg gelagert werden und eine zusätzliche Antriebsvorrichtung zum Schwingen der Zentralwelle 1 a vorgesehen wird. Bei vertikal angeordneter Zentralwelle 1 a kann zur Ausführung solcher Schwingungen z.B. die Zentralwelle 1 a mit ihren Kugellagern 1 in im Gehäuse angeordneten, Lagerbolzen und Blattfedern umfassenden Schwinglagern 31 gelagert sein und mit ihrer unteren Stirnfläche auf einer Unwuchtscheibe oder Noppenscheibe 30 aufruhen, die im Gehäuse fest angeordnet ist.

Wie erwähnt, sind die Antriebseinrichtungen für die Zentralwelle 1 a und die Schneideelemente 14 hinsichtlich Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit einstellbar, so daß die Schneideelemente 14 in gleicher oder in entgegengesetzter Richtung wie die Zentralwelle 1 a rotieren können. Da dann sowohl die Drehzahl um die Hauptachse A, welche die Dosierung derTeilgutströme 2a bestimmt, als auch die Drehzahl der Scheideelemente 14 im Betrieb verstellbar sind, kann für jedes Feinkornmineralgemisch ein optimales Scheideverfahren erstellt werden.

Claims (19)

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   Erfindungsanspruch:

   1. Verfahren zur Gewinnung einer Schwergut-und einer Leichtgutfraktion aus einem Feinkornmineralgemisch unter Fliehkrafteinwirkung, wobei das Feinkornmineralgemisch mit einem Fluid vermengt als Gutstrom in Richtung einer Hauptachse aufgegeben wird, gekennzeichnet dadurch, daß der kontinuierlich aufgegebene Gutstrom in mehrere dosierte Teilgutströme mit gleichem Volumen und gleichem Anteil an Feinkornmineralgemisch aufgeteilt und jeder Teilgutstrom durch einen sich in einem Abstand parallel zur Hauptachse erstreckenden und von einer rotationssymmetrischen inneren Mantelfläche eines rohrartigen Scheideelementes umschlossenen Abscheidebereich geführt wird, wobei die Scheideelemente sowohl gemeinsam um die Hauptachse wie auch einzeln um ihre eigene Längsachse rotieren, daß jeder Teilgutstrom in einem ersten Abschnitt seines Abscheidebereiches zum Rotieren um die Längsachse mit angenähert gleicher Winkelgeschwindigkeit wie das Scheideelement gebracht wird, um das Feinkornmineralgemisch an die innere Mantelfläche zu zentrifugieren, wobei durch die zusammenwirkenden Drehbewegungen des Scheideelementes um die Haupt- und um die Längsachse das Feinkornmineralgemisch fluidisiert wird und sich die Schwergutfraktion von der Leichtgutfraktion getrennt an der Mantelfläche ansammelt, und in einem daran anschließenden zweiten Abschnitt des Abscheidebereiches die Drehbewegung des Teilgutstromes reduziert und die angesammelte Schwergutfraktion an der Mantelfläche zu seitlichen Austragsöffnungen bewegt und durch sie ausgetragen wird, während die Leichtgutfraktion und Fluid am Ende des Abscheidebereiches ausgetragen werden.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das im zweiten Abschnitt des Abscheidebereiches die angesammelte Schwergutfraktion in einer schraubenartigen Bahn über die Mantelfläche zu den Austragungsöffnungen bewegt wird.
3. 3. Verfahren nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die angesammelte Schwergutfraktion im zweiten Abschnitt des Abscheidebereiches über eine sich vom ersten Abschnitt zum Ende des Abscheidebereiches konisch erweiternde Mantelfläche zu den Austragungsöffnungen bewegt wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß bei jedem Scheideelement durch eine Vielzahl von seitlichen Düsen von außen Fluid in den zweiten Abschnitt des Abscheidebereichs eingedüst wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die rotierenden Scheideelemente Schwingungen in Richtung ihrer Längsachsen ausführen.
6. 6. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Drehrichtung der einzelnen Scheideelemente um ihre Längsachsen gleich oder entgegengesetzt der Drehrichtung der Scheideelemente um die Hauptachse ist.
7. 7. Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die einzelnen Scheideelemente um ihre Längsachsen mit einer Drehzahl und die Scheideelemente um die Hauptachse mit einer anderen Drehzahl rotieren.
8. 8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in einer Zentralwelle (1 a) befestigten Halterung (12) in gleichmäßiger Verteilung rings um die Zentralwellen-Achse, im folgenden Hauptachse (A) genannt mehrere rohrartige Scheideelemente (14) um ihre zur Hauptachse (A) parallelen Längsachsen (B) drehbar angeordnet sind und in der Zentralwelle (1 a) ein Zentrifugalverteiler (6) mit koaxialem Laufrad (9), koaxialem Einlauf (5) und peripheren Auslässen (8) integriert ist, wobei von den Auslässen (8) jeder an eines der Scheideelemente (14) über einen Leitungsbogen (11) und eine Dichtung (17) für Drehbewegung angeschlossen undderZentrifugal-Verteiler (6) eingerichtet ist, um ein in Form eines Gutstromes durch den Einlauf (5) aufgegebenes Fluid-Feinkornmineralgemisch in dosierten Teilgutströmen gleichmäßig auf die Scheideelemente (14) aufzuteilen, daß eine oder mehrere Antriebsvorrichtungen vorhanden sind, an die die Zentralwelle (1a) und die Scheideelemente (14) angeschlossen oder ankuppelbar sind, um die Zentralwelle (1 a) mit dem Zentrifugal-Verteiler (6) und den Scheideelementen (14) um die Hauptachse (A) und gleichzeitig die Scheideelemente (14) um ihre Längsachsen (B) rotieren zu lassen, und daß jedes rohrartige Scheideelement (14) eine in bezug auf die Längsachse (B) rotationssymmetrische innere Mantelfläche (16) hat, in einem ersten Abschnitt (15a) am Einlaufende Mitnahmemittel (18) für den Teilgutstrom enthält, um diesen in dem ersten Abschnitt mit angenähert gleicher Winkelgeschwindigkeit wie das Scheideelement (14) in Rotation um die Längsachse (B) zu versetzen, und einen daran anschließenden topfartigen zweiten Abschnitt (15 b) umfaßt, der durch einen Boden (15c) abgeschlossen ist, oberhalb des Bodens (15c) einen an der inneren Mantelfläche (16) ringsumlaufenden und zum ersten Abschnitt (15a) hin offenen Schwergut-Sammelraum (21) mit einer Vielzahl von nach außen führenden ersten Austragsöffnungen (22) zum Aufnehmen und Austragen der an der inneren Mantelfläche (16) abgelagerten und entlang dieser zum Sammelraum (21) bewegten Schwergutfraktion aufweist, und am Boden (15c) seitlich nach außen führende zweite Austragungsöffnungen (23) zum Austragen der Leichtgutfraktion und von Fluid aus dem zentralen Baumbereich um die Längsachse (B) enthält.
9. 9. Vorrichtung nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß die ersten und/oder die zweiten Austragsöffnungen (22 bzw. 23) verstellbar sind.
10. 10. Vorrichtung nach Punkt 8 oder 9, gekennzeichnet dadurch, daß in dem ersten Abschnitt (15a) jedes Scheideelementes (14) zum Drehen des Teilgutstromes radiale Mitnehmerflügel (18) angeordnet sind.
11. 11. Vorrichtung nach einem der Punkte 8 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß der zweite Abschnitt (15 b) jedes Scheideelementes (14) ene sich vom ersten Abschnitt (15a) zum Boden (15d hin erweiternde konische innere Mantelfläche (16 b) hat.
12. 12. Vorrichtung nach einem der Punkte 8 bis 11, gekennzeichnet dadurch, daß der zweite Abschnitt (15 b) jedes Scheideelementes (14) als Schneckenrohrförderer mit wenigstens einem vom ersten Abschnitt (15a) гит Schwergut-Sammelraum (21) hinführenden und von einer Rille oder Nut (20) in der inneren Mantelfläche (16b) gebildeten Schraubengang ausgebildet ist.
13. 13. Vorrichtung nach einem der Punkte 8 bis" 12, gekennzeichnet dadurch, daß bei jedem Scheideelement (14) am Boden (15c) des zweiten Abschnittes (15 b) ein mit der Längsachse (B) koaxialer Verdrängerkörper (24) angeord. iet ist, um die Leichtgutfraktion und Fluid zu den zweiten Austragungsöffnungen (23) zu leiten.
14. 14. Vorrichtung nach einem der Punkte 8 bis 13, gekennzeichnet dadurch, daß der zweite Abschnitt (15 b) jedes Scheideelement (14) von einem Außenmantel (25) umgeben ist, um rings um den zweiten Abschnitt (15b) herum einen äußeren, mit Fluid speisbaren Ringraum (26) zu bilden, von dem eine Vielzahl von an der inneren Mantelfläche (16b) einmündenden Düsenbohrungen (27), die bei einem als Schneckenradförderer ausgebildeten zweiten Abschnitt (15b) entlang den Rillen oder Nuten (20) angeordnet sind, in den zweiten Abschnitt (15b) des rohrartigen Scheideelementes (14) hineinführen.
15. 15. Vorrichtung nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß der Außenmantel (25) einen radial erweiterten Längsschlitz (28) aufweißt, um bei rotierendem Scheideelement (14) Luft als Fluid in den Ringraum (26) einzuspeisen und durch die Düsenbohrungen (27) in den zweiten Abschnitt (15b) hineinzublasen.

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16. 16. Vorrichtung nach einem der Punkte 8 bis 15, gekennzeichnet dadurch, daß für ein nasses Feinkornmineralgemisch mit einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser als Fluid der Zentrifugal-Verteiler (6) aus einer Zentrifugalpumpe besteht, deren Laufrad (9) koaxial in die Zentralwelle (1 a) auswechsel- und verstellbar eingesetzt ist.
17. 17. Vorrichtung nach Punkt 15, gekennzeichnet dadurch, daß für ein trockenes Feinkommineralgemisch mit einem Gas, insbesondere Luft als Fluid der Zentrifugal-Verteiler (6) aus einem Zentrifugalgebläse besteht, dessen Laufrad (9) koaxial in die Zentralwelle (1a) auswechsel- und verstellbar eingesetzt ist.
18. 18. Vorrichtung nach einem der Punkte 8 bis 17, gekennzeichnet dadurch, daß die Zentralwelle (1 a) mit dem Zentrifugal-Verteiler (6) und den Scheideelementen (14) längs der Hauptachse (A) hin und her verschiebbar angeordnet ist und mit Antriebsmitteln (30) zur Ausführung von schwingungsartigen Hin- und Herbewegungen verbunden ist.
19. 19. Vorrichtung nach einem der Punkte 8 bis 18, gekennzeichnet dadurch, daß die Zentralwelle (1a) horizontal gelagert ist.

    Hierzu 1 Seite Zeichnungen

    Verfahren und Vorrichtung zum Trennschleudern von Feinkornmineralgemischen

    Anwendungsgebiet der Erfindung

    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung einer Schwergut- und einer Leichtgutfraktion aus einem Feinkornmineralgemisch unter Fliehkrafteinwirkung, wobei das Feinkommineralgemisch mit einem Fluid vermengt als fluidisierter Gutstrom in Richtung einer Hauptachse aufgegeben wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

    Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

    Es ist bereits eine kontinuierlich arbeitende Zentrifuge zum Trennen von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen bekannt (DE-PS 915799), bei der mehrere Siebtrommeln auf den Armen eines Roboters angeordnet und um die vertikale Rotor-Drehachse planetenartig drehbar sind. Jede Siebtrommel ist dabei zusätzlich um ihre eigene, zur Rotor-Drehachse parallelen Achse in Umdrehung versetzbar. Die Zentrifuge weist ferner eine Verteileinrichtung zum Zuführen des Gemisches zu den Siebtrommeln, eine Materialaustragseinrichtung und eine Antriebseinrichtung für den Rotor und die Siebtrommeln auf. Bei dieser Zentrifuge ergibt sich infolge der Relativdrehung der Rotorarme und der Siebtrommeln eine zylindrische Änderung der auf das behandelte Gut in der Siebtrommel einwirkenden Zentrifugalkraft, so daß indem jeweils der Rotor-Drehachse am nächsten liegenden Bereich der Siebtrommelwandung ein kurzzeitiges Abheben des Gutes von der Siebtrommelwandung erfolgt. Diese Pulsation bewirkt, daß das Gut von der Schwerkraft entlang der Siebtrommelwandung zum Auslaß hin bewegt wird. Mit einer solchen Zentrifuge, bei der die von der Flüssigkeit befreiten Feststoffe am unteren Ende der Siebtrommeln austreten, ist jedoch eine Trennung von Feinkornmineralgemischen in Fraktionen nicht möglich.

    Es ist ferner eine ähnliche Zentrifuge bekannt (DE-OS 2902691), die ebenfalls zum kontinuierlichen Trennen von Feststoff-Flüssigkeitsgemischen bestimmt ist, und die in einem vertikalen Rotor planetenartig angeordnete, gegensinnig rotierende Filtertrommeln mit perforiertem oder geschlosenem Mantel aufweist, in denen sich das zu zentrifugierende Gut aber nicht über den Trommelmantel verschiebt, sondern die Feststoffe mittels die Siebtrommeln durchsetzenden Schnecken oder Rinnen abgeführt werden. Auch diese Zentrifuge ist zum Trennen von fluidisierten Feinkornmineralgemischen nicht geeignet, weil sie lediglich ein Abscheiden von Flüssigkeit ermöglicht, während die Feststoffe gemeinsam ausgetragen werden. Es ist schließlich noch eine Vorrichtung zur Gewinnung einer Leichtgut- und einer Schwergutfraktion aus einem Feinkommineralgemisch bekannt (DE-PS 1133321), bei welcher eine das Gemisch enthaltende Trübe axial einem zylindrischen Gefäß aufgegeben wird. Das Gefäß weist in der zylindrischen Wandung mindestens eine schraubenförmige Austragrille für die Schwergutfraktion auf und enthält einen Propeller, mit dem die aufgegebene Trübe in Rotation versetzt wird. Der Austrag der Schwergutfraktion erfolgt im oberen Teil des Gefäßes, das in Dreh- und Längsschwingungen versetzt wird, während die Leichtgutfraktion mittels eines Tauchhebers o. dgl. abgesaugt wird. Eine solche Vorrichtung eignet sich lediglich für die Aufbereitung von sehr feinkörnigem Material, ist von verhältnismäßig komplizierter und damit kostenaufwendiger Bauweise, neigt zudem zu Betriebsstörungen und erreicht nur kleine Durchsatzleistungen je Maschineneinheit.

    Ziel der Erfindung

    Ziel der Erfindung ist es, die Mängel der bekannten Lösungen bezüglich ihrer Anwendbarkeit und ihres komplizierten Aufbaues sowie ihrer geringen Durchsatzleistungen zu überwinden.

    Darlegung des Wesens der Erfindung

    Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine kostengünstige Vorrichtung zum insbesondere kontinuierlichen Trennen eines Feinkornmineralgemisches in eine Schwergut- und eine Leichtgutfraktion zu schaffen, die ein qualitativ einwandfreies, zuverlässiges und störungsfreies Trennen von beliebigen, keinen einschränkenden Bedingungen hinsichtlich der wichtemäßigen Zusammensetzung unterworfenen Feinkornmineralgemischen mit größeren Durchsatzleistungen gewährleisten.

    Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Gewinnen einer Leichtgutfraktion aus einem Feinkommineralgemisch unter Fliehkrafteinwirkung gelöst, wobei das Feinkommineralgemisch mit einem Fluid vermengt als Gutstrom in Richtung einer Hauptachse aufgegeben wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der kontinuierlich aufgegebene Gutstrom in mehrere dosierte Teilgutströme mit gleichem Volumen und gleichen Anteil an Feinkommineralgemisch aufgeteilt und jederTeilgutstrom durch einen sich in einem Abstand parallel zur Hauptachse erstreckenden und von einer rotationssymmetrischen inneren Mantelfläche eines rohrartigen Scheideelementes umschlossenen Abscheidebereich geführt wird, wobei die Scheideelemente sowohl gemeinsam um die Hauptachse wie auch einzeln um ihre eigene Längsachse rotieren, daß jeder Teilgutstrom in einem ersten Abschnitt seines Abscheidebereiches zum Rotieren um die Längsachse mit angenähert gleicher Winkelgeschwindigkeit wie das Scheideelement gebracht wird, um das Feinkommineralgemisch an die innere Mantelfläche zu zentrifugieren, wobei durch die zusammenwirkenden Drehbewegungen des Scheideelementes um die Haupt- und um die Längsachse das Feinkommineralgemisch fluidisiert wird und sich die Schwergutfraktion von der Leichtgutfraktion getrennt an der Mantelfläche ansammelt, und in einem daran anschließenden zweiten Abschnitt des Abscheidebereiches die Drehbewegung des Teilgutstromes reduziert und die angesammelte Schwergutfraktion an der Mantelfläche zu seitlichen Austragsöffnungen bewegt und durch sie ausgetragen wird, während die Leichtgutfraktion und Fluid am Ende des Abscheidebereiches ausgetragen werden.