DE1517947C

DE1517947C - Method and device for concentrating, separating and / or fractionating material dissolved, colloidally dissolved or suspended in a liquid

Info

Publication number: DE1517947C
Authority: DE
Inventors: Karl-Erik Saltsjöbaden; Andersson OHe Solna; Johanson Frans Akersberga; Kubat Josef Dr.; Pattyranie Carel; Solna; Wahren Douglas Dr. Roslags Näsby; Almin (Schweden)
Original assignee: Rederiaktiebolaget Nordstjernan, Nynäshamn (Schweden)
Publication date: 1972-11-23

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konzentrieren, Abtrennen und/oder Fraktionieren von in einer Flüssigkeit gelöstem, kolloidal gelöstem oder suspendiertem Material, bei dem die Flüssigkeit durch einen von festen Wänden begrenzten Strömungskanal strömt.The invention relates to a method for concentrating, separating and / or fractionating in a liquid dissolved, colloidally dissolved or suspended material, in which the liquid passes through flows through a flow channel delimited by solid walls.

Bei bekannten Verfahren und Vorrichtungen dieser Art strömt die Flüssigkeit durch einen gekrümmten, z. B. ringförmigen oder auch wellenförmigen Kanal mit dem Ziel, auf die suspendierten Teilchen Zentrifugalkräfte einwirken zu lassen, damit die schwereren-^ Teilchen sich . an der -Krümmungsaußenseite an¹--· reichern. Eine derartige Vorrichtung ist nur anwendbar zum Anreichern von Teilchen, die ein anderes spezi- ·■ fisches Gewicht als die Flüssigkeit haben, oder zum ; Fraktionieren von Teilchen unterschiedlicher Masse. / Sie sind nicht anwendbar, wenn die Dichte der Teil- _r ^! chen etwa gleich der der Flüssigkeit ist, oder wenn die ' zu fraktionierenden Teilchen bei unterschiedlicher Größe die gleiche Masse aufweisen. Außerdem wird eine Abtrennung durch Zentrifugieren immer schwieriger, je kleiner die abzutrennenden Teilchen sind, verlangt bereits bei Teilchen kolloidaler Größe einen sehr hohen Aufwand und ist im molekularen Bereich mit üblichen Mitteln überhaupt nicht durchführbar.In known methods and devices of this type, the liquid flows through a curved, z. B. annular or wave-shaped channel with the aim of allowing centrifugal forces to act on the suspended particles, so that the heavier- ^ particles. on the outside of the curve, add ¹ - ·. Such a device can only be used for the enrichment of particles which have a different specific gravity than the liquid, or for; Fractionating particles of different mass. / They are not applicable if the density of the part- _r ^! Chen is approximately the same as that of the liquid, or if the 'to be fractionated particles have the same mass with different sizes. In addition, separation by centrifugation becomes more and more difficult the smaller the particles to be separated off, requires a great deal of effort even with particles of colloidal size and cannot be carried out at all with conventional means in the molecular range.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung wird die eine Wand des von der Flüssigkeit durchströmten Kanals von der Oberfläche eines rotierenden Zylinders gebildet, und die eigentliche Abtrennung, findet nicht im Kanal selbst, sondern durch Verdampfung eines von der Oberfläche des sich drehenden Zylinders ständig mitgenommenen Filmes der Flüssigkeit statt. Diese Vorrichtung eignet sich nur zum Eindicken, Ent¹ gasen, Durchmischen oder ähnliche Vorgänge- bei ?■.. einer Suspension, nicht aber zum Fraktionieren von Teilchen verschiedener Größe.In another known device, one wall of the channel through which the liquid flows is formed by the surface of a rotating cylinder, and the actual separation does not take place in the channel itself, but by evaporation of a film of the liquid that is constantly entrained from the surface of the rotating cylinder instead of. This device is only suitable for thickening, Ent ¹ gases in mixing or similar Vorgänge-? ■ .. a suspension, but not for fractionating particles of various sizes.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der genannten Art zu schaffen, welches unabhängig von Zentrifugalkräften arbeitet und deshalb auch in allen den Fällen anwendbar ist, in denen keine oder nur unwesentliche Unterschiede des spezifischen Gewichtes der Teilchen untereinander und zur Trägerflüssigkeit vorhanden sind, welches gleichwohl aber eine sehr wirksame Konzentration, Abtrennung und/oder Fraktionierung auch von Teilchen im kolloidalen oder molekularen Bereich ermöglicht. , ' ·In contrast, the invention is based on the object of creating a method of the type mentioned, which works independently of centrifugal forces and can therefore also be used in all cases in which no or only insignificant differences between the specific gravity of the particles and to the carrier liquid, which is nevertheless a very effective concentration, Separation and / or fractionation of particles in the colloidal or molecular range is also possible. , '·

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man eine Folge von am vorderen und hinteren Ende durch je eine Grenzfläche zu einer anderen Phase begrenzten Flüssigkeitssäulen durch den Strömungskanal strömen läßt und am Ausgang des Strömungskanals durch Aufteilen der Flüssigkeitssäulen in deren einzelne Längenabschnitte Fraktionen mit unterschiedlicher Konzentration des Materials gewinnt.The inventive method is characterized in that a sequence of on the front and the rear end through each column of liquid bounded by an interface to another phase allows the flow channel to flow and fractions at the outlet of the flow channel by dividing the liquid columns into their individual length sections wins with different concentrations of the material.

Dieses Verfahren beruht auf dem Effekt, daß beiThis method is based on the effect that at

Zylinders besitzt eine zentrale kreisförmige Öffnung 12 für die Aufnahme der zu behandelnden Suspension. Dieser Einlaß kann durch einen Einlaß über die Achswelle 4 ausgetauscht werden. Das andere Ende 13 des Einlaßzylinders ist nach den Rohren des Rohrbündels 2 offen. ' '··/·.· ■The cylinder has a central circular opening 12 for receiving the suspension to be treated. This inlet can be exchanged for an inlet on the axle shaft 4. The other end 13 of the The inlet cylinder is open to the tubes of the tube bundle 2. '' ·· / ·. · ■

Das Rohrbündel 2. des gezeigten Ausführungsbeispiels besteht aus einer Anzahl gerader, paralleler Rohre 14, welche parallel zur Achswelle liegen und in Kreisen konzentrisch um die Achswelle angeordnet sind, wobei die Rohre nach der Eintrittskammer 1 und dem Fraktionssammler 3 zu offene Enden aufweisen. Die Rohre 14 sind mit kreisförmigem Querschnitt gezeigt, doch selbstverständlich können auch andere Querschnittsformen angewendet werden.The tube bundle 2. of the embodiment shown consists of a number of straight, parallel tubes 14 which are parallel to the axle shaft and in Circles are arranged concentrically around the axle shaft, the tubes after the inlet chamber 1 and the fraction collector 3 to have open ends. The tubes 14 are shown with a circular cross-section, but of course other cross-sectional shapes can also be used.

In dem AusfUhrungsbeispiel besteht auch' der Fraktionssammler 3 aus einem Zylinder mit dem gleichen inneren kreisförmigen Querschnitt wie die Eintrittskammer 1. Der Fraktionssammler ist, wie am besten in Fig. 4 gezeigt, in einer Anzahl von Abschnitten 15 unterteilt, welche durch vorzugsweise einstellbare Wandungen oder Schaber 16 abgetrennt sind, die zwischen dem Lager 17 und dem Mantel 18 des Fraktionssammlers gelagert sind. Den Wandungen ist eine gekrümmte Gestalt gegeben worden; der Grund dafür wird weiter unten in der Beschreibung besprochen. ·.'.·■ ' ■ . .
■ Die in F i g. 1 bis 4 gezeigte Anordnung arbeitet in Jolgender Weise:In the exemplary embodiment, the fraction collector 3 also consists of a cylinder with the same inner circular cross-section as the inlet chamber 1. The fraction collector is, as best shown in FIG Scrapers 16 are separated, which are mounted between the bearing 17 and the jacket 18 of the fraction collector. The walls have been given a curved shape; the reason for this is discussed later in the description. ·. '. · ■' ■. .
■ The in F i g. The arrangement shown in Fig. 1 to 4 operates in the following manner:

Die zu behandelnde Suspension wird in die Einlaßkammer 1 aufgenommen, jedoch nur bis zu einer be- , stimmten Höhe, so daß oberhalb der Suspension für eine andere Phase Raum ist, wobei in diesem Ausführungsbeispiel diese andere Phase aus einem Gas, vorzugsweise Luft, besteht. Während der Drehung füllen sich die Rohre 14 periodisch mit »Pfropfen« der Suspension, welche durch das Gas abgetrennt sind. Wenn die Tropfen der Suspension durch die Rohre .fließen, so tritt der in der Einleitung erwähnte Ansammlungseffekt auf, und es werden Pfropfen mit einer hohen Konzentration des suspendierten bzw. aufgelösten Materials im Vorderende der Pfropfen er- zielt. Die Konzentration vermindert sich nach dem Hinterende der. Pfropfen zu und betragt am Hinterende der Pfropfen nahezu Null. Die_ Wandungen bzw. Schaber 16 des Fraktionssammlers 3· werden verwendet, um die gewünschten Teile der Pfropfen zu erhalten, wodurch in ...den,., verschiedenen Abschnitten 15 Fraktionen verschiedener. Konzentrationen ge-.fsammell werden. Die gekrümmte Anordnung der Wandungen bzw. Schaber 16 ermöglicht es, Fraktionen der gleichen Konzentration aus den Röhren, : unabhängig von ihrem Abstand von der Achswelle, zu erhalten, !-"aus eine Anordnung unter Verwendung eines Rührdruckes angewandt wird, so können die Wandungen bzw. Schaber radial bzw. nahezu radial angeordnet sein. Die in den verschiedenen Abschnitten 15 gesammelten Fraktionen können durch Rohre 19 erhallen werden.The suspension to be treated is received in the inlet chamber 1, but only up to a loading, correct height, so that there is space above the suspension for another phase, in this embodiment this other phase consists of a gas, preferably air. During the rotation the tubes 14 periodically fill with "plugs" of the suspension, which are separated by the gas. When the droplets of the suspension flow through the pipes, the accumulation effect mentioned in the introduction occurs on, and there are plugs with a high concentration of the suspended or dissolved Material in the front end of the plug is achieved. The concentration decreases after the Rear end of the. Plug closed and amounts to almost zero at the rear end of the plug. The walls resp. Fraction collector 3 scrapers 16 are used to obtain the desired parts of the plugs, whereby in ... the,., different sections 15 factions of different. Concentrations collected will. The curved arrangement of the walls or scrapers 16 enables fractions the same concentration from the tubes,: regardless of their distance from the axle shaft get,! - "from an arrangement using a stirring pressure is applied, the walls or scrapers can be radial or almost radial be arranged. The fractions collected in the various sections 15 can pass through pipes 19 will echo.

Die Zusammensetzung der 'Fraktionen und das l'iissungsvcrmögcn der Anordnung ist von den äußeren und inneren Dimensionen und der Länge der' Kohre, dem Neigungswinkel und der Umdrehungsgeschwindigkeit abhängig. Die höchste. Kapazitätsausnutzung wird mil der dichtesten Packung der Rohre iiiilei InrcdiiiuiiKStcllci) ihrer äußeren Dimensionen 1 11 I der Dimensionen des Kolirhüiulcls erziel!.The composition of the parliamentary groups and the ability to resolve the issue are determined by the external and internal dimensions and the length of the ' Kohre, the angle of inclination and the speed of rotation dependent. The highest. Capacity utilization is achieved with the closest packing of the pipes iiiilei InrcdiiiuiiKStcllci) their external dimensions 1 11 I achieve the dimensions of the Kolirhüiulcls !.

• iJcispiele des Wiikniij's^iüdes <lei 1,1 den l· i fi. I bis -4• Examples of Wiikniij's ^ iüdes <lei 1.1 den l · i fi. I to -4

gezeigten Anordnung werden im folgenden wieder-• gegeben. Die gezeigten Ergebnisse beziehen sich auf Versuche mit Pulpensuspensionen, welche durch Rohre mit einem inneren Durchmesser von. 6,0 mm und einer Fließgeschwindigkeit von 0,42 Litern je Minute je Rohr fließen. Die anderen experimentellen Bedingungen sind: - - ■- ·;■■■;·.-■■--■■■■-■■■■■■■*■■■>".' ■■·--■<■-■-· The arrangement shown are reproduced below. The results shown relate to tests with pulp suspensions, which are fed through tubes with an inner diameter of. 6.0 mm and a flow rate of 0.42 liters per minute per tube. The other experimental conditions are: - - ■ - ·; ■■■; · .- ■■ - ■■■■ - ■■■■■■■ * ■■■>".' ■■ · - ■ <■ - ■ - ·

Rohrlänge ...............;. 1,00mPipe length ...............;. 1.00m

Länge des Suspensionspfropfens im <_: Length of the suspension plug in < _:

Rohr ;.... 0,05 m iPipe; .... 0.05 m i

Faserkonzentration am Einlaß ...:. 0,40 g/l Temperatur...' .-.-.. /20⁰C ■Fiber concentration at the inlet ...:. 0.40 g / l temperature ... '.-.- .. / 20 ⁰ C ■

Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengestellt.The results are shown in Table I.

Tabelle I ,Table I, Konzen
tration
g/lConc
tration
g / l Fraktion des
Faser
gewichtesFraction of
fiber
weight Fraktion des
Pfropfen
volumensFraction of
Graft
volume 1,9 ·'■
0,40 .
0,088 Ϊ1.9 · '■
0.40.
0.088 Ϊ '49,9 ■""
39,5 "*■"
: 10,7'49, 9 ■ ""
39.5 "* ■"
: 10.7 Fraktion I ..
Fraktion II....
Fraktion III ..Group I ..
Group II ...
Group III .. 10,5
39,5-
50,010.5
39.5-
50.0

In ähnlichen Versuchen, wo der innere Durchmesser t, der Rohre 8,0 mm beträgt, werden die in Tabelle JI, gezeigten Ergebnisse erhalten. Versuchsbedingungen: 'In similar tests where the inner diameter t, of the pipes is 8.0 mm, the results shown in Table JI are obtained. Test conditions: '

Fließgeschwindigkeit .... ,0,411/Min./RohrFlow rate ...., 0.411 / min. / Tube

Faserkonzentration beim Ein- . ■ . . ■ s ■ . laß ' 0,50 g/L·Fiber concentration when entering . ■. . ■ s ■. let '0.50 g / L

Rohrlänge 1,00 mPipe length 1.00 m

Länge des Suspensionspfropfens im Rohr 0,40 m ,Length of the suspension plug in the pipe 0.40 m,

Temperatur ..20°CTemperature ..20 ° C

I ..
Il "..
III-..I ..
Il "..
III- .. Tabejlell ',Tabejlell ', Konzen-/ .'■
tration
g/l ■ Concentrate /. '■
tration
g / l ■ Fraktion des
■ ·"' Faser-^:
gewichtesFraction of
■ · "'fiber ^:
weight Fraktiorr'des
Pfropfen-
' VolumensFraktiorr'des
Graft-
'Volume V.-X9 '
0,52
0,13 . V.-X9 '
0.52
0.13. -, 47,5 C
39,0 ^ -
; '13,0; -, 47.5 C
39.0 ^ -
; '13, 0; Fraktion
Fraktion
Fraktionfraction
fraction
fraction 12,5 ■
■37,5
50,012.5 ■
■ 37.5
50.0

Die Fraktionen I, Il und III, wie sie in den labellen 1 und II erscheinen, werden erhalten, indem man die Suspensionspfropfen gemäß der folgenden schematischen Zeichnung spaltet: .. - ;·-. -«.v ■· The fractions I, II and III, as they are in the labels 1 and II appear, are obtained by splitting the suspension plugs according to the following schematic drawing: .. -; · -. - «. V ■ ·

IIII

Wie aus den in den Tabellen I und N gezeigten Ergebnissen ersichtlich, wird ein wesentlicher und vom wirtschaftlichen Gesichtspunkt aus interessanter Trennungs- bzw. Anreicherungseffekt bei einer vergleichsweise geringen Rohrlänge erzielt, wo die behandelte Flüssigkeit fließt. Der Abtrennungsgrad kann durch richtige Auswahl 'der Rohrlänge, der Länge, des Suspensionspl'ropfens und des Fließverhältnisses dicht an das theoretische Maximum (Scdimentationskonzentralion bei niedriger Hinlattkonzcntralion) gebracht werden. Man findet, daß verbesserte Abliennung erhallen wird, wenn man niedrige Werte des Verhüll-As can be seen from the results shown in Tables I and N, an essential and dated economic point of view from an interesting separation or enrichment effect at a comparatively achieved short pipe length where the treated liquid flows. The degree of separation can be achieved by Correct selection of the pipe length, the length, the suspension plug and the flow ratio tight brought to the theoretical maximum (sedimentation concentration with low Hinlatt concentration) will. It is found that improved deflections are obtained if you get low values of the veil

1 Öl/ b>471 oil / b> 47

enthaltenen Teilchen die Tendenz haben, sich am vorderen Ende der strömenden Flüssigkeitssäule anzureichern, wenn ein solches definiertes vorderes Ende vorhanden ist. Ähnliche Effekte sind zwar z. B. beim Strömen von Blut durch enge Kapillaren .schon vor langer Zeit beobachtet worden, die Anwendung dieses Effektes für ein technisches Trenn- und Anreicherungsverfahren ist aber bisher unbekannt. Neu und überraschend ist femer die Feststellung, daß nicht eine unterschiedslose Anreicherung aller Teilchen am vorderen Ende der Flüssigkeitssäule stattfindet, sondern daß der Effekt von der Größe - nicht aber der Masse der Teilchen abhängig ist, so daß die größeren Teilchen unmittelbar am vorderen Ende der Flüssigkeitssäule, ' kleinere Teilchen dagegen in zunehmendem Abstand davon angetroffen werden. Man kann deshalb gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das Verfahren so durchführen, daß man durch Aufteilen der Flüssigkeitssäule in Längenabschnitte Fraktionen mit verschiedener Teilchen- bzw. Molekülgroße des Materials gewinnt.contained particles have a tendency to accumulate at the front end of the flowing liquid column, if such a defined leading end is present. Similar effects are z. B. at Flow of blood through narrow capillaries. Has long been observed applying this The effect for a technical separation and enrichment process is not yet known. New and surprising is also the statement that there is no indiscriminate accumulation of all particles at the front The end of the column of liquid takes place, but that the effect depends on the size - but not the mass of the Particle dependent, so that the larger particles are immediately at the front end of the liquid column, ' smaller particles, on the other hand, are encountered at an increasing distance from it. One can therefore according to a preferred embodiment of the invention carry out the method so that by dividing of the liquid column in length segments, fractions with different particle or molecule sizes of the material wins.

Da das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig von vorhandenen Unterschieden des spezifischen Gewichtes ist, eignet es sich mit besonderem Vorteil für spezielle Anwendungszwecke, bei denen Zentrifugier-, Sedimentations- und Flotationsverfahren nicht oder mit schlechtem Ergebnis anwendbar sind und andere, im Prinzip anwendbare Verfahren, z. B. Filtrieren mit Filtern, Sieben oder Ionenaustauschern, andere Nachteile mit sich bringen, die insbesondere auf dem raschen Verstopfen der Siebe oder Filter und dementsprechend häufig notwendig werdenden Reinigen oder Regenerieren beruhen. Besonders vorteilhafte Anwendungsgebiete der Erfindung sind:Since the method according to the invention is independent of existing differences in specific gravity it is particularly suitable for special applications in which centrifugation, Sedimentation and flotation processes cannot be used or can be used with poor results and others, in principle applicable procedures, e.g. B. Filtration with filters, sieves or ion exchangers, other disadvantages bring with them the particular on the rapid clogging of the sieves or filters and accordingly frequently necessary cleaning or regeneration are based. Particularly advantageous Areas of application of the invention are:

Die Rückgewinnung fasrigen Materials aus den Abläufen von Zellstoff- und Papiermühlen. Abtrennung wiederverwendbarer Fasern von Faserbruchstücken und anderen störenden Teilchen.The recovery of fibrous material from pulp and paper mill operations. separation reusable fibers from fiber fragments and other interfering particles.

Reinigung von industriellen und kommunalen Abwässern sowie der Abläufe von Zellstoff- und Papiermühlen.Purification of industrial and municipal wastewater as well as the processes of pulp and paper mills.

Fraktionierung von Gemischen kurzer und langer Fasern in Suspensionen, beispielsweise Abtrennüng von Sulfitfasern aus Holzschliffasem bei der Aufarbeitung von Abfallpapier.Fractionation of mixtures of short and long fibers in suspensions, e.g. separation of sulfite fibers from wood pulp fibers in the processing of waste paper.

., Konzentneren-bzw.rraKtiomerenvonkoHoiaaien Systemen, Losungen nieder- oder hochpolymerer Substanzen oder von biochemischen Systemen, beispielsweise von Suspensioneavon Hefekulturen oder Penicilhumfungi.., Concentration or fraction of KoHoiaaien Systems, solutions of low or high polymer substances or of biochemical systems, for example suspensions of yeast cultures or Penicilhumfungi.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens besitzt wie bekannte Vorrichtungen einen von festen Wänden umschlossenen Strömungskanal, Mittel zum Durchleiten der zu behandelnden Flüssigkeit durch den Strömungskanal und einen an seinem Ausgang angeordneten Fraktionensammler mit mindestens zwei verschiedene Fraktionen aufnehmenden Abteilungen, und sie ist dadurch gekennzeichnet, daß eine den bzw. jeden Strömungskanal abwechselnd mit der Flüssigkeit und mit einer anderen flüssigen oder gasförmigen Phase beaufschlagende Beschickungsvorrichtung vorgesehen ist und daß die Abteilungen des Fraktionensammlers während jeder Ausfließperiode der Flüssigkeit abwechselnd nacheinander mit dem Austrittsende des Sfrömunsisknnals verbindbar sind. Durch das abwechselnde Beschicken mit der Flüssigkeit und der anderen Phase wird die Folge von begrenzten Flüssigkeitssäulen erzeugt, durch das abwechselnde Anschließen der Abteilungen des Fraktionensammlers wird die Aufteilung der Flüssigkeitssäulen in einzelne Längenabschnitte bewirkt.The device according to the invention for carrying out the method mentioned has known ones Devices a flow channel enclosed by solid walls, means for passing through the to be treated Liquid through the flow channel and a fraction collector arranged at its outlet with at least two different factions absorbing departments, and it is by it characterized in that one of the or each flow channel alternately with the liquid and provided with a different liquid or gaseous phase acting charging device and that the compartments of the fraction collector alternate during each outflow period of the liquid are successively connectable to the exit end of the Sfrömunsisknals. By alternating Loading with the liquid and the other phase is the result of limited columns of liquid generated by alternately connecting the departments of the fraction collector the division of the liquid columns into individual lengths is effected.

In besonders einfacher Weise kann das abwechselnde Beschicken mit Flüssigkeit und einer anderen Phase dadurch geschehen, daß das Eintrittsende des Strömungskanals periodisch' über und unter eine sich in der Beschickungsvorrichtung einstellende Grenzfläche zwischen der Flüssigkeit und der anderen Phase, z. B. Luft, bewegbar ist. Vorteilhafterweise ist das Austrittsende des Strömungskanals periodisch nacheinander an den Abteilungen des Fraktionensammlers vorbeibewegbar. Die beiden genannten Bewegungen können in einfacher Weise durch Rotation des Strömungskanals um eine Rotationsachse erfolgen. Da diese Rotationsbewegung nichts mit Zentrifugiervorgängen zu tun hat, kann sie verhältnismäßig langsam und mit geringem Energieaufwand durchgeführt werden. . 'The alternating charging with liquid and another phase can be carried out in a particularly simple manner happen in that the inlet end of the flow channel periodically 'over and under a in the loading device adjusting interface between the liquid and the other phase, e.g. B. Air that is movable. The outlet end of the flow channel is advantageously periodic one after the other Movable past the departments of the fraction collector. The two movements mentioned can be done in a simple manner by rotating the flow channel around an axis of rotation. There this rotational movement has nothing to do with centrifugation processes, it can be relatively slow and can be carried out with little energy expenditure. . '

Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind aus den Unteransprüchen ersichtlich. 'Further advantageous features of the device according to the invention can be found in the subclaims evident. '

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen, die Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Vorrichtungen zeigen, näher erläutert.The invention is explained below with reference to the drawings, the embodiments of the invention Show devices explained in more detail.

F i g. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Vorrichtung in Seitenansicht, teilweise im Schnitt;
" F i g. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie H-II λόπ F i g. 1; ^:· 'F i g. Fig. 1 shows a first embodiment of the device in side view, partly in section;
"F i g 2 shows a section along the line H-II λόπ F i g ^1;.:. · '

F i g. 3 zeigt eine Stirnansicht des Fraktionen-Sammlers der Vorrichtung gemäß F i g. 1;F i g. 3 shows an end view of the fraction collector of the device according to FIG. 1;

F i f 4 zeigt einen Schnitt durch den Fraktionensammler nach der Linie IV-IV von Fig. 1;F i f 4 shows a section through the fraction collector along the line IV-IV of FIG. 1;

^F ' 8· ⁵ «^ '^m Längsschnitt eine andere Ausfuhrungsfprm der Vorrichtung; > . ^F '8 * ⁵ ' ^ ' ^m longitudinal section another embodiment of the device; >.

F 1 g. 6 zeigt eine Stirnansicht der in F 1 g. 5 gezeigten Vorrichtung von rechts; ' "F 1 g. 6 shows an end view of the one in FIG. 1 g. 5 shown Device from the right; '"

F i g. 7 zeigt in Seitenansicht eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.F i g. 7 shows a third embodiment in side view the device according to the invention.

Die Anordnung gemäß F i g. 1 bis 4 besteht im wesentlichen aus einer Eintrittskammer 1 für die. Suspension, aus einem Rohrbündel 2 für den Strom ^der Suspension und die gleichzeitige Fraktionierung der letzteren und aus einem Fraktionssammler 3, in _{weI=hem die verschiede}nen Fraktionen gesammelt _{werden Die} E_{intrittskammer} 1 _Und das Rohrbündel 2 _{sjnd auf e}iner Achswelle 4 angeordnet, welche über _{ejne geeignete Transmiss}i_on durch einen Motor 5 angetrieber, wird. Andererseits ist der Frak tionensammier 3 stationär und besitzt ein Lager für die Achswelle 4 und wird durch eine Feder 6 gegen eine Seite des Rohrbündeis gedruckt, wobei die Feder in bezug auf die Achswelle 4 konzentrisch und zwischen dem Fraktionssammler3 und einem Kugellager? angeordnet ist, welch letzteres auf der Welle 4 befestigt ist. Die Achswelle 4 besitzt ein Lager auf dem Gerüst 9 und 10. Sie ist im Winkel zu der Horizontalen angeordnet, um einen Strom durch das Rohrbündel 2 zu erzielen. Die Anordnung kann natürlich für den gleichen Zweck mit einem Ventilator oder einer Pumpe ausgestattet sein, wenn dies auch nicht gezeigt ist.The arrangement according to FIG. 1 to 4 consists essentially of an entry chamber 1 for the. Suspension latter _are collected from a pipe bundle 2 for the flow ^{of the} suspension and the simultaneous fractionation of and from a fraction collector 3, in _{Wei = hem covering different} NEN _fractions E _{intrittskammer} 1 _U nd the tube bundle 2 _{sjnd on e} iner axle shaft 4 is arranged, which is about trieber _{ejne suitable Trans Miss} i _on by a motor 5, is. On the other hand, the fraction collector 3 is stationary and has a bearing for the axle shaft 4 and is pressed by a spring 6 against one side of the pipe bundle, the spring being concentric with respect to the axle shaft 4 and between the fraction collector 3 and a ball bearing? is arranged, which the latter is attached to the shaft 4. The axle shaft 4 has a bearing on the framework 9 and 10. It is arranged at an angle to the horizontal in order to achieve a flow through the tube bundle 2. The arrangement can of course be equipped with a fan or a pump for the same purpose, although this is not shown either.

Die Eintrittskammer 1 des gezeigten Ausführimgsbeispiels besteht aus einem Zylinder, dessen innerer kreisförmiger Abschnitt dem Abschnitt des RoInbündeis 2 tileieh ist. Da-s Ende mit freier F he nc II desThe entry chamber 1 of the embodiment shown consists of a cylinder, the inner circular section of which corresponds to the section of the RoInbündeis 2 tileieh is. The end with free F he nc II des

I 517 947
7 8 I 517 947
7 8

nisses Pfropfenlänge zu Rohrlänge bei niedrigen Fließ- Weise angeordnet. Schaber 31 sind in dem Kanal 20nisses plug length to pipe length at low flow-wise arranged. Scrapers 31 are in the channel 20

geschwindigkeiten anwendet. Erhöhte Fließgeschwin- angeordnet, um Fließmittel abzuschaben, welches aufspeeds. Increased flow rate- arranged to scrape off any superplasticizer which is on

digkeit geht mit einem verminderten Abtrennungsgrad den Wandungen der Zylinder 21, 22 getragen wird, einher. Es wurde gefunden, daß der Abtrennungsgrad Unter Anwendung der in den F i g. 5 und 6 gezeigtenthe walls of the cylinders 21, 22 are worn with a reduced degree of separation, hand in hand. It was found that the degree of separation using the methods shown in FIGS. 5 and 6 shown

um so wirksamer ist, je geringer der Rohrdurchmesser 5 Anordnung werden Fraktionierungsergebnisse er-the more effective, the smaller the pipe diameter 5 arrangement, the fractionation results are

ist. Messungen unter Verwendung von Rohrdurch- halten, welche mit denjenigen weitgehend überein-is. Measurements using pipe hold-throughs which largely correspond to those

messern der gleichen Größenordnung wie die Partikel- stimmen, die mit der Anordnung gemäß F i g. I bis 4knives of the same order of magnitude as the particles agree with the arrangement according to FIG. I to 4

größe konnten nicht vollzogen werden. Wenn der erzielt werden.size could not be completed. When that can be achieved.

Rohrdurchmesser erhöht wird, so kann die geringere Die Strömungsstabilität kann gesteigert werden,_The pipe diameter is increased, the smaller the flow stability can be increased, _

Wirksamkeit der Anordnung durch richtige Auswahl io indem man auf den inneren Zylinder (nicht gezeigte)Effectiveness of the arrangement by correct selection io by looking at the inner cylinder (not shown)

der Fließgeschwindigkeit und der Rohrlänge teilweise tangential gerichtete Leitbleche anordnet. Auf diesethe flow rate and the pipe length partially tangentially arranged baffles. To this

kompensiert werden. Weise kann der Wirkungsgrad der Anordnung ge-be compensated. Way, the efficiency of the arrangement can be

Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung mit dem steigert werden. Es ist natürlich möglich, zur AnStrom von Suspensionspfropfen durch einige gerade passung an verschiedene Trennungsfälle die UmRohre, welche wie in dem gezeigten Beispiel und wie 15 drehungsgeschwindigkeit, die Breite des Ringraumes, oben diskutiert angeordnet sein können, jedoch auch die Fließgeschwindigkeit und die Länge des Ringbei anderen Anordnungen zur Erzielung einer konti- raumes in geeigneter Weise zu variieren. Die Ringnuierlichen Anordnung, können natürlich andere raumbreite braucht nicht über die ganze Länge kon-Spezialantriebe, beispielsweise sektorenförmige Blas- stant zu sein. Es ist auch möglich, einen anderen Ankästen für die periodische Aufnahme der Suspension ao trieb für die Aufnahme und Sammlung des Fließ- und einer anderen Phase angeordnet werden. Der er- mittels und der Fraktionen anzuordnen, wodurch bei-— findungsgemäße Fraktionssammler, wie er im Aus- spielsweise Fraktionen mit -unterschiedlicher Konzen—-, führungsbeispiel oder in anderer geeigneter Weise ge- tration an verschiedenen Stellen längs des Umfanges baut ist, kann so angeordnet werden, daß er mit dem des ringförmigen Raumes erhalten werden können. Antrieb zur Aufnahme der Suspension gedreht und 25 Bei einer anderen gebauten Anordnung ist der synchronisiert werden kann. äußere Zylinder stationär, während sich der innereIn an arrangement according to the invention with which increases. It is of course possible to use the AnStrom of suspension plugs by some straight fitting to different cases of separation, the surrounding tubes, which as in the example shown and how 15 rotation speed, the width of the annulus, discussed above, but also include the flow rate and length of the ring other arrangements to achieve a continuous space to vary in a suitable manner. The ring nuances Arrangement, of course, other room widths do not need con-special drives over the entire length, for example, to be sector-shaped blowing stant. It is also possible to use another box for the periodic uptake of the suspension ao drove for the uptake and collection of the flowing and another phase. To order the means and the parliamentary groups, whereby both Fraction collectors according to the invention, as in the example fractions with -different concentrations-, guide example or in another suitable manner tration at different points along the circumference is built can be arranged so that it can be obtained with that of the annular space. Drive for receiving the suspension rotated and 25 In another built arrangement is the can be synchronized. outer cylinder stationary while the inner one

Wie bereits erwähnt, können die Ansammlungs- Zylinder dreht. In diesem Falle ist die Trennung infolgeAs already mentioned, the accumulation cylinder can rotate. In this case the separation is owing

effekte der oben beschriebenen Art nicht nur während des Einflusses der stationären äußeren Wandung nichteffects of the type described above not only during the influence of the stationary outer wall

des Fließens von Flüssigkeiten bzw. Suspensionen so wirksam. Bei dieser Ausführungsform können diethe flow of liquids or suspensions so effectively. In this embodiment, the

oder fließfähigen Systemen durch eine umgebende 30 Anordnungen für die Aufnahme und Sammlung vonor flowable systems through a surrounding 30 arrangements for the containment and collection of

Umhüllung, beispielsweise ein Rohr, erzielt werden, ' Fließmittel sehr einfach angeordnet werden. ^ sondern auch in solchen Fällen, wo eine Hülle, bei- Eine andere Anordnung, welche gemäß demselbenSheathing, for example a pipe, can be achieved, 'fluid can be arranged very easily. ^ but also in those cases where a cover, at- Another arrangement, which according to the same

spielsweise ein Rohr oder ein Kanal, in bezug auf eine Prinzip wie dem in F i g. 5 und 6 gezeigten arbeitet,for example a pipe or a channel, with respect to a principle such as that in FIG. 5 and 6 works,

insgesamt in Ruhe befindliche Flüssigkeit .bewegt ist in F i g. 7 gezeigt. Die Anordnung besteht aus einertotal liquid at rest is moved in FIG. 7 shown. The arrangement consists of one

wird. Eine Anordnung gemäß diesem Prinzip ist in 35 Rohrspirale 32, welche an ihren beiden Enden 33 bzw.will. An arrangement based on this principle is shown in 35 tubular spiral 32, which at both ends 33 and

F i g. 5 gezeigt. 34 offen ist und so angeordnet ist, daß sie um eineF i g. 5 shown. 34 is open and is arranged so that it is around a

Die Hülle besteht in diesem Fall aus dem ring- Achswelle 35 gedreht werden kann, wobei diese Welle förmigen Kanal 20, welcher zwischen zwei kon- mit der Achse der Spirale zusammenfällt. Die Achszentrisch angeordneten Zylindern 21 und 22 gebildet welle 35 wird auf zwei Halterungen 36 und 37 getragen wird. Die Zylinder sind so angeordnet, daß sie in 40 und ist in einem Winkel v% zur Horizontalen angeordgleicher Richtung rings um die Achswelle 23 gedreht net. Der Winkel v₂ ist kleiner als der Steigungswinkel werden können, wobei die Achswelle in geeigneter der Spirale. Ein (nicht gezeigtes) Gefäß, welches die Weise angetrieben wird und Lager besitzt, Welche auf Suspension enthält, ist so angeordnet, daß ein Rohr-· dem Gerüst 24, 25 befestigt sind. Eine der ebenen End- ende 33 am unteren Ende der Spirale während eines, wandungen des äußeren Zylinders Weist eine zentrale 45 Teils jeder Umdrehung eintaucht. Das Fließmittel öffnung 26 auf, durch welche die Suspension auf- füllt sich nur zu einem Teil jeder Umdrehung der genommen wird. Die Suspension geht durch den Ka- Spirale ein, und in den so getrennten Fließmittelnal 20 in der Gestalt eines ringförmigen Ausschnittes, Segmenten wird Fraktionierung erzielt. Wenn der welcher Fraktionen in der Querrichtung des Kanals Strom austritt, so wird die Trennung der Fließmittelbildet. Diese Fraktionen werden in einem Fraktions- 50 segmente in beispielsweise zwei oder mehreren Fraksammler 27 gesammelt, welcher stationär ist und als tionen erzielt, indem man Unterteilungswandungen eine Fortsetzung des Kanals20 ausgebildet ist, aber nur in einem (nicht gezeigten) Fraktionssammler anordnet, einen Winkel V₁ zu überdecken braucht, weicher weicher vorzugsweise am oberen Ende der Spirale größer ist als der Zentralwinkel des ringförmigen Fließ- stationär angeordnet sein sollte, mittelsektors. Der Fraktionssammler enthält Quer- 55 Für bestimmte Trennungen können einige erfinwandungen 28, welche verschiedene Abschnitte 29 zur dungsgemäße Anordnungen in Kaskade angewandt Abtrennung der verschiedenen Fraktionen bilden. Die werden. Die Anordnungen können auch in Kombi-Anzahl an Querwandungen kann variiert werden, um nation mit herkömmlichen Verfahren gebraucht werdie Anzahl von Abschnitten 29 zu erhalten, welche den, wodurch die Rückgewinnungs-bzw. Abtrennungsder gewünschten Anzahl an Fraktionen entspricht. 60 prozesse besser an das in Rede stehende Trennungs-Die Querwandungen sollten vorzugsweise seitlich ein- problem angepaßt werden können. Solche Kombistellbar sein. Zur Sammlung der verschiedenen Frak- nationen können es auch ermöglichen, den Aufwand tionen sind Rohrleitungsverbindungen 30 in geeigneter der gesamten Operation herabzusetzen. The shell consists in this case of the ring axle shaft 35 can be rotated, this shaft-shaped channel 20, which coincides between two conical with the axis of the spiral. The axially arranged cylinders 21 and 22 formed shaft 35 is carried on two brackets 36 and 37. The cylinders are arranged in such a way that they are rotated around the axle shaft 23 at an angle v% to the horizontal in the same direction. The angle v ₂ is smaller than the pitch angle can be, with the axle shaft in more suitable of the spiral. A vessel (not shown) which is driven in the manner and has bearings which contain suspension is arranged so that a pipe · frame 24, 25 is attached. One of the flat end ends 33 at the lower end of the spiral plunges during one wall of the outer cylinder has a central 45 portion of each revolution. The flow agent opening 26 through which the suspension fills up only to a part of each revolution that is taken. The suspension enters through the Ka- spiral, and fractionation is achieved in the thus separated fluid channel 20 in the form of an annular cutout, segments. When the which fractions flow out in the transverse direction of the channel, the separation of the fluxes is formed. These fractions are collected in a fraction segment in, for example, two or more fraction collectors 27, which is stationary and is achieved by dividing walls formed as a continuation of the channel 20, but only in a fraction collector (not shown), an angle V. ₁ needs to cover, softer soft preferably at the upper end of the spiral is larger than the central angle of the annular flow should be arranged stationary, middle sector. The fraction collector contains transverse 55 For certain separations, some inventions 28, which form different sections 29 used for the appropriate arrangements in cascade separation of the various fractions. They will. The arrangements can also be varied in combination. The number of transverse walls can be varied in order to obtain the number of sections 29 which make the recovery or recovery process possible. Separation corresponds to the desired number of fractions. 60 processes better to the separation in question. The transverse walls should preferably be able to be adapted laterally to a problem. Such combination can be set. In order to collect the various fractions, it can also make it possible to reduce the expenditure for pipeline connections 30 in a suitable manner throughout the entire operation.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen For this purpose 2 sheets of drawings

Claims

1 OIY y47 claims:

1. A method for concentrating, separating and / or fractionating in a liquid dissolved, colloidally dissolved or suspended material, in which the liquid is replaced by one of solid walls limited flow channel flows, characterized in that one a sequence of at the front and rear end through an interface to another phase

■ allows limited columns of liquid to flow through the flow channel and at the outlet of the flow channel by dividing the columns of liquid into the individual lengths of which gain fractions with different concentrations of the material.

2. The method according to claim 1, characterized in that by dividing the liquid column in length fractions with different particle or molecule size of the Materials wins.

3. Apparatus for performing the method according to claim 1 or 2 with at least a flow channel enclosed by solid walls, Means for passing the liquid to be treated through the flow channel and one arranged at its outlet Fraction collector with at least two different faction receiving departments, characterized in that one of the or each flow channel (14, 22, 32) alternately

■ with the liquid and with another liquid or gaseous phase loading device (1, 26, 36) is provided and that the departments (15, 29) of the fraction collector (3, 27) during each outflow period of the liquid alternately one after the other with the The outlet end of the flow channel can be connected.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the inlet end of the flow channel (14, 22, 32) periodically above and below a in the loading device (1, 26, 36) adjusting interface between cfer liquid and the other phase is movable.

5. Apparatus according to claim 3, characterized in that the outlet end of the flow channel periodically one after the other at the departments (15, 29) of the fraction collector (3, 27) can be moved past.

6. Apparatus according to claim 4 and 5, characterized in that the movement of the inlet and Exit end of the flow channel (14, 22, 32) by rotating the flow channel by one Axis of rotation takes place.

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the or each flow channel is spirally curved around the axis of rotation.

8. Apparatus according to claim 6, characterized in that the axis of rotation _{is inclined at an angle (K 2} ) to the horizontal.

9. Device according to one of claims I to 6, characterized in that the flow channel is designed as an annular space (22) / between two concentric, lying cylinders (20, 2!) Which flows through in the axial direction during operation and is only partially filled t. of which at least ¹ ; one of which is rotatable about its axis, and that the fraction collector (27) is designed as a stationary, ring segment-shaped chamber which closes off the annular space (22) on one end face and is divided into sectors by partition walls (28).