197230. lajstromszámú szabadalom • Berendezés és adott esetben nagytisztaságú anyagok osztályozására vagy leválasztására
3 197230 4 A találmány berendezés Bzilárd és adott esetben nagytisztaságú anyagok osztályozására vagy leválasztására. Ismeretes, hogy finom osztályozásra a technika mai állása szerint a következő fő berendezéstípusok használatosak:- ciklonok,- hidraulikus és szórótányóros áramkészűlékek,- spirális légosztályozók ób a- centrifugák. A ciklonokban végbemenő áramlás matematikai leírását a mai napig nem sikerült elkészíteni. Megfelelő görbület (alak) hiányában az áraracsőben (csak egy van a ciklonban) a szemcsékre ható emelő ill. kiszállító erő a ciklonokban nem állandó, Így éles osztályozásra eleve alkalmatlanok. További zavaró hatás még abból is származik, hogy a nem megfelelő külalak miatt mind a vízszintes, mind a függőleges (metsző) síkokban az áramcső nem tölti ki a teljes keresztmetszetet, igy zavaró konvekciós áramlások sorozata indul meg a ciklonokban, ami tovább rontja az osztályozó képességet. Mindezek eredményeképpen a ciklonokat nem osztályozásra, hanem főként porleválasztásra vagy zagyüritésre használják. A ciklonok azonban porleválasztóként sem működnek tökéletesen, mert bennük az áramvonal lefutása a kihordó erő állandó növekedését sem biztosítja a középpont felé haladva. A DE 2 536 360 ljsz. szabadalom leírása szerint a ciklon gézalakú hordozóközeg szilárd részecskéinek leválasztására szolgál külön gyorsító levegő adagolására; a DE 2 942 099 ljsz. szabadalom leírása szerint a homok frakcionálására alkalmazott hidrociklon kihordó nyílásánál az elválasztás állító fúvókát ellipszis alakúra képezik ki az osztályozás javítására. A porleválasztásra használt ciklon a DE 2 826 808 ljsz. szabadalom leírása szerint a leválasztó tér alján lévő porcsó és a gyűjtótartály között több nyílás szolgál a por-levegő keverék elszívására. A hidraulikus és a szórótányéros áramkészülékek képezik a fejlődés szempontjából a következő csoportot. Ezek lényege, hogy .állandó sebességű lamináris" áramlás van egy csőben, ill. tartályban fölfelé, amelyben csak egy megadott határnál nagyobb süllyedési sebességű szemcsék tudnak lesüllyedni a gravitáció hatására, melyeket az edény aljáról egy kihordó szerkezet távolit el. A finomabb szemcsék az edény túlfolyó peremén átömló közeggel együtt távoznak. A hidraulikus osztályozóknál a közeget egy, esetleg több külső szivattyú nyomja be az edénybe. A légnemű közeggel működő készülékeknél a légmozgást előidéző ventillátor lapátkerék az osztályozón belül, annak felső részén helyezkedik el, általában egy tengelyen a feljebb lévő szórótányérral, amelynek a feladata az anyag egyenletes szétterítése a felfelé áramló közegben. A készülék hátránya, hogy aránylag durva szemcseméret-tartoraányban dolgozik, mert a gravitációé mezőben nagyon kicsi süllyedési sebességek adódnak, pl. a 20 pm-nél kisebb szemcsékre. Az osztályozás élessége sem megfelelő, mert a ténylegesen lamináris áramlást nem tudják biztosítani. A hidraulikus áram készülékeknél általában igen nagy keresztmetszetben kellene egyenletesen szétosztani a kis keresztmetszeten (koncentráltan) belépő közeget, ami megoldhatatlan feladat. A légnemű közeggel működő készülékeknél pedig a ventillátorkerék forgása okoz turbulenciákat. A nem kellő étességű osztályozás miatt a hidraulikus áramkószülékeket általában csak kisegítőül alkalmazzák ásványelőkészílési folyamatokban, a légosztályozókriak ezeket a fajtáit pedig csak olyan helyeken, ahol nem szükséges éles osztályozás, pl. őrlési körfolyamatban közbenső osztályozóként. A centrifugák rossz hatásfokú osztályozok. A centrifugában ugyanis minden szemcsére kihordó erő hat az edény külső fala felé (egyre növekvő mértékben.) így a centrifugák (dobos, csigás, szitás, stb.) igen jó zagysűritó, ill. vízteleníti) eszközök, de osztályozókónt csak tosbz hatásfokkal működtethetők. Az osztályozást csak az teszi lehetővé, hogy a centrifuga dobban a szemcse süllyedési irányára merlölegessn áramlik a közeg, és a túlömiésig a le nem ülepedett, igen finom szemcsék tudnak a folyadékkal együtt kilépni, mint finom termék. Ez azonban nem egy meghatározott elválasztási méretet, hanem egy relative széles intervallumot jelent. A DE 2 556 382 ljsz. szabadalom és a DE 2 649 382 ljsz. szabadalom leírása ismertet ilyen berendezéseket. Az ún. spirális osztályozok a jelenleg ismert legélesebben osztályozó berendezések, pl. a DE 2 629 745 ljsz. szabadalom leírása szerint. Ezeknél a berendezéseknél már ismert az áramlás megközelítő matematikai modellje. Az áramcső alakja és sebessége, ill. a gyorsulási viszonyok úgy vannak meghatározva, hogy a pálya mentén a szemcsékre azonos mértékű emelő kiszállító erők hatnak, igy tűbbé-kevésbé egy meghatározott szemcseméretnél választanak el ezek az osztályozók. A hátrányuk ezeknek az osztélyozóknak az, hogy a megfelelő éramvonal lefutást csak az osztályozó kamra (lapos hengeres tér) falainak gyors forgatásával tudják elérni, másrészt nem veszik figyelembe, hogy a kontinuitási törvényekből eredően a teret csak egyik oldalról határolhatná sík lap, inig a másik oldalnak egy forgási hiperboloidnak kellene lennie. Ez utóbbi szempont figyelmen kivül hagyása végül is az osztályozás élességének csökkenését eredményezi. A forgó alkatrészek jelenléte pedig gépészetileg (szilárdságtanilag) behatárolja azt a szemcseméret-intervallumot, amelyben az osztályozó működni képes. Az elválasztási szemcsenagyságot 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
