195746. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és készülék 300 mikronnál kisebb szemcsék halmazának szétválasztására finom és durva fázisra
195746 4 A találmány eljárás és készülék 300 /u-nál kisebb szemcsék halmazának folyamatos finom és durva fázisra történő éles szétválasztására centrifugális erőtérben. Alkalmazási területe a vegyipar, festékipar, timföldipar, alumíniumipar, élelmiszeripar, bányaipar. Finom szemcsék szétválasztására elterjedten alkalmaznak hidrociklonokat, de a segítségükkel elérhető szétválasztás nem kellően éles. A szétválasztó berendezések egy másik csoportját alkotják a hidraulikus áramkészülékek, amelyek nagyméretű edényben felfelé áramló folyadékban szeparálnak. Ennek elvi alapja, hogy gravitációs térben a folyadék sebességénél nagyobb süllyedési sebességű, nagyobb szemcsék süllyednek, mig a finomabbak a folyadékkal együtt felül távoznak. Hátrányuk, hogy a szemcsék lassan süllyednek, ezért csak magas edényben tudnak széválasztódni, teljesítményük nagyobb átmérő esetén is alacsony, az átmérő növelésekor viszont rohamosan romlik a szétválasztás élessége, mert a növekedő keresztmetszetben nem lehet biztosítani a tökéletesen lamináris áramlást. A légnemű közeggel működő, modernebb készülékek az ún. szórótányéros szeparátorok (DE-2 556 382 szabadalmi leírás), ezeknél a szétválasztás élessége gyengébb, mint a folyadékoknál, és általában előkészítési technológiákban, közbenső, kiegészítő feladatokra használják. A DE 2 629 745 szabadalmi leírás spirális vagy cikk-cakk légosztályozót ismertet. Ez a készülék álló házban elrendezett forgó járókereket tartalmaz, és a spirális, illetve cikk-cakk pályák a járókerék lapján lévő bordák között vannak kialakítva. A szétválasztandó anyagot szuszpenzió formájában a forgó járókerék pereméhez vezetik, ahol a nagyobb szemcsék leesnek, a kisebb szemcséket a tengelyirányban befújt vagy beszívott szeparáló közeg magával ragadja és egy másik kivezető járaton hagyják el a készüléket, amelyben az anyag elvileg olyan spirális pályán halad, melynek mentén azonos kihordó erő hat a szemcsékre az örvénytérben vagy a körbenforgó csatornákban. Ez a készülék a korábban felsoroltakhoz képest viszonylag jól szeparál, gyakorlatilag azonban nem biztosítja az elvileg tökéletes pályagörbét, ennek megfelelően a tökéletes éles szétválasztást. A finom frakció nem tartalmaz ugyan durva szemcséket, de a durva szemcsék közé finomak is kerülnek. Ismert olyan aerodinamikus szeparátor is I1U-T/40347 közzétételi irat, amely elvileg tökéletes áramcsóben állandó emelőerőt biztosít a szétválasztandó szemcséknek oly módon, hogy bevezetőcsonkja gyűrűalakú bevezetőcsatornához van csatlakoztatva, a kivezetőcsonkok függőlegesen és koaxiálisán vannak elrendezve, a házban be- és kivezető lapátkoszorú van, továbbá szeparáló kamra, mely forgáshiperboloid alakú térként van kialakítva. Jóllehet ez a berendezés igen jó szeparálást biztosit, működési tartománya szűk méretintervallumra korlátozódik, minthogy a paramétereket csupán a légsebesség változtatásával és a lapátszögek állításával lehet módosítani. Alkalmazzák szétválasztásra a centrifugák néhány típusát is (DE 2 649 382 szabadalmi leírás). Az ilyen forgódobos berendezésben a szétválasztandó anyagot hordozóközegben a dobtengely irányában áramoltatják, és a szemcsékre ható kihordó erő segítségével végzik a szétválasztást. A közeg térfogatáramál úgy választják meg, hogy a sebessége kisebb legyen, mint a legkisebb szemcsék süllyedési sebessége. így a finom szemcsék eltávolítása nem jelent problémát, a durva szemcsék eltávolítása viszont szakaszosan történik, a készülék leállításával. Leállítás nélkül csigával is kihordható a durva fázis, de ez zavarja az ülepedést. Fúvókás kihordás dugulásra hajlamos. Az ilyen centrifugális készülékeknél is sok finom szemcse marad a durva szemcsék mellett. Találmányunk célja olyan megoldás, mely lehetővé teszi 300 ju-nál kisebb szemcsék nagy teljesítménnyel történő, üzembiztos és éles két fázisra választását. A kitűzött célt úgy értük el, hogy a két fázisra szeparálandó szemcsehalmazt szuszpenzió formájában vezetjük forgó elem járataiba, a forgó elem pereménél osztályozó közeget áramoltatunk sugárirányban a forgástengely felé, és ebbe az áramba vezetjük be a szemcséket. Ily módon a centrifugális erőtérben ellenáramban vezetett durva szemcsék közül az osztályozó közeg visszasodorja a finomabb szemcséket - ez a döntő találmányi felismerés -, és azok a többi finom szemcsével együtt egyenáramú osztályozó téren áthaladva, a forgástengely közelében elvezethetek. Ezáltal a durva frakció a hagyományos megoldáshoz képest lényegesen kevesebb finom szemcsét, és a durva frakció lényegesen kevesebb durva szemcsét tartalmaz. A találmány eljárás és készülék 300 /u-náí kisebb szemcsék halmazának folyamatos finom és durva fázisra történő éles szétválasztására centrifugális erőtérben oly módon, hogy a szemcsék halmazát folyadékkal keverve zagyból, vagy gázzal keverve aeroszolból - a továbbiakban szuszpenzióból - indulunk ki, és a szétválasztáshoz zagy esetében folyadékot, aeroszol esetében gázt - a továbbiakban közeget - használunk. A centrifugális erőtérbe külön vezetjük be a közeget és külön a szuszpenziót. A közeget két, a, és b áramra választjuk, a b áram iránya ellentétes a centrifugális erő irányával és sebessége kisebb, mint a durva fázisban megengedett legkisebb szemcsének, és nagyobb, mint a finom fázisban megengedett legnagyobb szemcsének a közegben a centrifugális eró-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
