FI90005B - Avskiljare foer avskiljande av tobaksbestaondsdelar fraon en tobaks/gasblandning - Google Patents

Description

5 90005

Erotin tupakkaosien erottamiseksi tupakka/kaasuseoksesta Avskiljare för avskiljande av tobaksbeständsdelar frän en tobaks/gasblandning

Keksinnön kohteena on erotin tupakkaosien erottamiseksi tupakka/kaasuseoksesta, joka erotin on patenttivaatimuksen 1 pääkäsitteen tyypin mukainen.

10

Tupakan esikäsittelyn yhteydessä, mutta erityisesti paisuvan tupakan käsittelyn yhteydessä, jonka valmistaminen perustuu esimerkiksi vanhempaan patenttihakemukseen P 37 10 677.5-23, tupakkaosat on erotettava kyseessäolevasta tupakka/kaasuseoksesta. Erityisesti tupakan paisumisen 15 yhteydessä syötetään joskus höyryä, minkä vuoksi käsite "kaasu" tulee käsittää seuraavassa myös höyrymäisiä aineita sisältäväksi.

Osasten erottamisen perusperiaatteet massavoimien avulla on selvitetty esimerkiksi Ullmannin teknisen kemian tietosanakirjassa, 4. painos, osa 20 2, menetelmätekniikka I. Tällaisia "erottimia" on myös jo otettu käyttöön tupakkateollisuudessa. Laite tupakan paisuttamiseksi on esitetty esimerkiksi patentissa DE-OS 36 19 816, joka laite sisältää syklonipölyerotti-men lisäksi silmukkaseulalla varustetun erottimen. Silmukkaseula mahdollistaa höyry/ilmaseoksen läpipääsyn poistoputkeen, joka johtaa sen 25 jälleen kiertoon, kun taas tupakkaosaset johdetaan alaspäin sulkukammi-oon.

Patentissa EP-OS 29 588 on esitetty menetelmä tupakan lämmittämiseksi , joka kyllästetään paisutusaineella, joss menetelmässä paisutetun tupakan 30 sisältävä kaasu erotetaan tupakkaosasista tangentiaalierottimen avulla.

Yllämainitun tyyppinen erotin pölyosasten erottamiseksi kaasusta on esitetty patentissa DE-PS 639 871. Siinä on tuloaukkoon liitetty ren-gaskanava, jonka alapuolelta johtaa alaspäin useita, kehämäisesti järjes-35 tettyjä kanavia kierremäisin kiertein samaan kiertosuuntaan kuin raaka-kaasun syöttöjohto, jotka kanavat tulevat rengaskanavan alapuolella ‘ olevaan kammioon siirtyen jatkuvasti kammion seinämään; näiden kanavien kaarevuussäde on pienempi kuin vaipan säde.

2 90005

Kyseessä on siis keskipakoerottimen suoritusmuoto, jossa seosvirtaukset: on kuljetettava suhteellisen suurella nopeudella, jotta voidaan saada aikaan liikenopeudesta johtuen käyristettyjen kanavien läpivirtauksen yhteydessä toivottu erottaminen.

5 Tässä yhteydessä haitallisia ovat suhteellisen korkeat laitekustannukset, jotka johtuvat vaadittavasta korkeasta kuljetusnopeudesta sekä tuloaukos-sa että kääntötilassa ja lopuksi vielä vaipassa; tämän lisäksi on tämän erottimen esteetöntä toimintaa ajatelle ehdottoman tarpeellista, että 10 kaikki pöly/kaasuseoksen kanssa kosketukseen tulevat tilat ja erityisesti ruuvimaisesti käyristetyt tilat pidetään huolellisesti puhtaina, koska seinämiin muodostuvat kerrostumat ja erityisesti karstaantunen osaset johtavat välittömästi erotushyötysuhteen alenemiseen. Ja lopuksi vaipan alapää tulisi pitää suljettuna esimerkiksi annostusrumpuisen sulun 15 avulla, jotta voidaan saavuttaa vaadittavat korkeat kuljetusnopeudet. On kuitenkin olemassa useita sovelluskohteita, joissa voidaan käyttää tai täytyy käyttää avointa poistoaukkoa.

Keksinnön tarkoituksena on tämän vuoksi tuottaa kyseenomaisen tyypin 20 mukainen erotin, jossa yllämainittuja haittapuolia ei esiinny.

Esitetään erityisesti erotin, joka mahdollistaa rakenteellisesti yksinkertaisella tavalla suhteellisen alhaisten kuljetusnopeuksien yhteydessä kaasu/tupakkaosasten esteettömän erottamisen.

25 Tämä saavutetaan keksinnön mukaisesti patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkien alustavan osan avulla.

Suositeltavat suoritusmuodot ilmenevät alivaatimusten tunnusmerkeistä.

30

Keksinnön avulla saavutettavat edut perustuvat keskipakoerottimen tiettyyn rakenteeseen, jonka kiertotila muodostuu yksinkertaisesta, ylöspäin suljetusta ja alaspäin avoimesta lieriöstä, joka sijaitsee edelleen seuraavassa "vaipaksi" kuvatussa säiliössä siten, että alaspäin kiertoti-35 lasta ulostuleva kaasuvaihe vedetään ylöspäin vaipan kokonaisen, vaikut- il 3 90005 tavan virtausläpileikkauksen kautta, kun taas tupakkaosat putoavat klertotilasta vapaasti alaspäin vaipasta.

Vaipan horisontaalinen virtauspoikkileikkaus on valittava niin suureksi, 5 että kaasuvaiheen pystysuuntainen virtausnopeus on aina pienempi kuin erotettavien tupakkaosien laskunopeus, eli kokonaisjärjestelmä on arvioitava ottaen toisaalta huomioon tupakkaosasten korkein odotettava kaasu-virtaus ja toisaalta vähäisin odotettava uppoamisnopeus.

10 Jotta nämä edellytykset saavutetaan, kääntötilan pinnan suuruussuhck tuloaukon pintaan tulee olla alueella 5-30; samanaikaisesti vaipan pinnan suuruussuhde tuloaukon pintaan nähden tulee olla suurempi kuin 50 ja erityisesti suurempi kuin 100.

15 Tämän erottimen tuloaukossa tavalliset, tupakka/kaasuseoksen pneumaattiseen kuljettamiseen vaadittavat nopeudet ovat alueella noin 20 m/s, kun taas kaasun ulostulonopeudet ovat vaipan yläpäässä alueella noin 0,1-0,2 m/s.

20 Seoksen vaadittava pneumaattinen kulku päättyy käytännössä kääntötilan seinämään, koska tupakkaosaset putoavat siellä painovoiman vaikutuksesta vapaasti alaspäin, kun taas kaasu vetäytyy kiertotilan yläpuolella olevan imulaitteen välityksellä valpasta ylöspäin.

25 Jos erotinta käytetään siten, että vaipan alemmassa poistoaukossa vallitsee suunnilleen ympäristön paine, vaippa voidaan avata alaspäin, eli erotinta voidaan käyttää ilman häiriöaltista, erityisesti saastumisaltis-ta poistoelintä.

30 Kaasu- ja/tai tupakkavaiheen vaappuvilla tuottotehoilla ei ole tavanomaisten erottimien, kuten syklonien tai tangentiaalierottimien, vastaisesti, mitään mainittavaa vaikutusta erotusasteeseen, koska tässä kuvatussa, avoimessa erottimessa tuottotehon muuttuessa ainoastaan enemmän tai vähemmän sivusta pääsevää ilmaa imetään pois, eli kaasu- 35 vaiheen vertikaalinen virtausnopeus jää lähes vakioksi.

4 90005 Tätä myötä mahdollistuu tupakkaosien erottuminen tupakka/kaasu-seoksesta ilman annostusrumpuisen sulun mukanaoloa, mikä perustuu eroittimen havainnollistettuun epäherkkyyteen sivusta pääsevää ilmaa vastaan. Koska - syklonien tai muiden saatavissa olevien tangentiaalierottimien vastai-5 sesti - kaasuvaihe voidaan imeä pois vaipan suurimman poikkileikkauksen yhteydessä, syntyy virtauksen tasapainottuminen ja sitä myötä erotusas-teen suhteellisen korkea reagoimattomuus käyttöparametereistä.

Jos kokonaisjärjestelmässä vallitsee sisäinen ylipaine tai alipaine, 10 vaipan on oltava suljettu alaspäin toimielimen välityksellä, yleensä annostusrumpuisen sulun tai toimikierukan välityksellä.

Suljetussa erottimessa erotusaste paranee lisääntyvän kaasuvaiheen myötä, koska tässä tapauksessa kaasuvaiheen pystysuuntaisen virtausnopeuden ja 15 tupakkaosasten upotusnopeuden välinen ero suurentuu.

Jopa silloin kun on käsiteltävä tupakka/kaasuseoksia, jotka aiheuttavat huomattavaa saastumista, erotusaste huononee ainoastaan epäolennaisesti siten, että vastaavalle tupakanvalmistukselle ei tarvitse asettaa mitään 20 suuria vaatimuksia.

Tuloaukon, kääntötilan ja vaipan sisäpinnoille väistämättä syntyvät karstautumiset vaikuttavat samaten erotushyötysuhteeseen ainoastaan epäolennaisesti siten, että tähän mennessä tavallinen, hyvin huolellinen 25 puhdistaminen on suoritettava ainoastaan pitkin aikavälein.

Nyt voidaan myös useampia tupakka/kaasuseoksia erottaa yksinkertaisesti yhdessä erottimessa, koska erilaiset erotettavat kaksivaiheiset virtaukset kytketään yhteen.

30

Erottimessa esiintyvien, alhaisten virtausnopeuksien ansiosta esiintyy ainoastaan vähäistä paineentarvetta siten, että menetelmän toteuttamiseen tarvitaan yksinkertaisesti vähemmän energiaa.

35 Jotta vaipan poikkileikkaukseen voidaan saavuttaa tasainen virtausnopeus, mitä tarvitaan tupakkaosasten homogeeniseen erottamiseen, vaipan yläalu-

II

5 90005 eelle järjestetään virtausvastus, joka muodostuu yleensä reikälevystä, joka on varustettu tasaisesti reikälevyn pinnalle jakautuvilla rei'illä-

Jotta tupakkaosien mukaanrepeytyminen kaasunpoistojohtoon voidaan estää, 5 voidaan virtausvastuksen alapuolelle järjestää seula tai suodin; on vaihtoehtoisesti myös mahdollista muodostaa itse virtausvastus seulaksi tai suotimeksi.

Erottimen puhdistamisen yksinkertaistamiseksi vaippaan ja/tai kääntö -10 tilaan voi olla järjestetty ovella suljettava luukku, joka mahdollistaa pääsyn vaipan tai kääntötilan sisäosaan.

Jos kaasuvaihe saa höyryä tai muita tiivistyviä komponentteja, vaipan seinämä varustetaan suositeltavan suoritusmuodon mukaisesti läämmityksel -15 lä, jotta voidaan estää seinämien kastuminen ja siitä johtuva saastuminen .

Lopuksi on vielä mahdollista järjestää useita kääntötiloja toistensa viereen yhteen vaippaan ja kytkeä tätä myötä useita erotettavia kaa-20 su/tupakkaseoksia yhteen, jolloin saadaan tuotetuksi kaasu- ja tupak-kaosasten virta.

Keksintöä kuvataan seuraavassa lähemmin suoritusmuotoesimerkkien avulla viitaten liitteenä oleviin kaaviomaisiin piiruksiin, jotka ovat seuraa-25 vat:

Kuvio 1 on pystypoikkileikkaus erottimen ensimmäisestä suoritusmuodosta,

Kuvio 2 on vaakapoikkileikkaus kuvion 1 erottimesta, 30

Kuvio 3 on pystypoikkileikkaus erottimen toisesta suoritusmuodosta,

Kuvio 4 on pystypoikkileikkaus erottimen lisäsuoritusmuodosta, 35 Kuvio 5 on pystypoikkileikkaus tai päälikuva kääntötilan eräästä suoritusmuodosta, 6 90005

Kuvio 6 on pystypoikkileikkaus erottimesta, jossa on kaksi toistensa kanssa rinnakkaista kääntötilaa,

Kuvio 7 on vaakapoikkileikkaus kuvion 6 mukaisesta erottimesta, ja 5

Kuvio 8 on pystypoikkileikkaus erottimen yhdestä suoritusmuodosta mitta -tiedoilla varustettuna.

Kuvioissa 1 ja 2 esitetyllä erottimella, johon viitataan yleisesti 10 viitenumerolla 10, on pystysuuntaisesti järjestetty, alaspäin avoin vaippa 12, jolla on säännöllinen poikkileikkaus; kuten kuviosta 2 havaitaan, tällä poikkileikkauksella on yleensä suorakulmainen, erityisesti neliömäinen muoto tai myös ympyrän muoto, kuten katkoviivoilla on havainnollistettu. Ovi 24 mahdollistaa erottimen 10 helpon tarkistamisen ja 15 puhdistamisen.

Yläpäästään erottimen 10 vaippa on varustettu poistoaukolla 16 varustetulla poistosuppilolla 14, jonka aukon halkaisija on pienempi kuin vaipan 12 halkaisija. Poistoaukkoon 16 on yhdistetty tuuletin (ei esitet- 20 ty).

Vaipassa 12 on pystysuuntaisesti järjestetty, alaspäin avoin, pyöreä kääntötila 20, johon johdetaan kuljetusjohdon 22, yleensä kuljetusputken, kautta erotettava kaksivaiheseos, eli siis tupakka/kaasuseos. Kuljetus-25 suunta on esitetty isolla nuolella, kun taas tupakka/kaasuseoksen molempien vaiheiden virtaukset on esitetty johdossa 12 kahdella erillisellä nuolella.

Kuljetusjohto 22 johtaa tangentiaalisesti kääntötilaan 20, jolla on 30 ympyränmuotoinen poikkileikkaus ja joka on yleensä muodostettu pystysuuntaan järjestetyksi, ylhäältä suljetuksi ja alhaalta avoimeksi lieriöksi.

Johdosta 22 tuleva tupakka/kaasuseos sijaitsee tangentiaalisesti kään-35 tötilan 20 sisäseinämällä, ja se johdetaan kierukanmuotoisella radalla

II

7 90005 kääntötilan 20 sisäseinämää pitkin samanaikaisesti jarruttaen kääntötilan 20 alempaan aukkoon.

Tullessaan ulos alaspäin kääntötilasta 20 tupakkaosaset putoavat 5 alaspäin, kuten nuolilla on osoitettu, kun taas kevyempi vaihe, riimittä Lii kaasu, imetään tuulettimen avulla ylöspäin ja ulos vaipan 12 poistoaukos ta 16.

Jotta vaipan 12 poikkileikkauksen poikki saavutetaan tasainen virtaus-10 nopeus, vaipan ylemmälle alueelle, siis hieman suppilon 14 alapuolelle*, mutta kuitenkin kääntötilan 20 yläpuolelle on järjestetty virtausvastus 18, joka muodostuu reikälevystä, joka on varustettu sen pinnalle tasaisesti jakautuneista rei'istä.

15 Jos tupakka/kaasuseos johdetaan erottimeen 10 riittävällä paineella, vaippa 12 voi olla alhaalta avoin, kuten kuviosta 1 voidaan havaita, eli tässä tapauksessa erotinta 10 voidaan käyttää ilman erotetuille tupakka-osasille tarvittavaa häiriöaltista ja erityisesti likaantumisaltista toimielintä.

20

Jos erottimessa tai kokonaisjärjestelmässä vallitsee kuitenkin sisäinen yli- tai alipaine, vaippa 12 on suljettava alhaalta poistoelimellä. Kuvion 3 suoritusmuodossa tämä toimielin muodostetaan annostusrumpuise11a sululla 28, joka sijaitsee poistoaukossa vaipan 12 suppilonmuotoisella 25 alemmalla alueella 26.

Tämän lisäksi kuvion 3 suoritusmuoto eroaa lisäksi kuvioiden 1 ja 2 suoritusmuodosta siten, että siinä on lisäksi seula 30; tämä seula 30 on järjestetty vaippaan 12 kääntötilan 20 ja virtausvastuksen 18 väliin, ja 30 se estää tupakkaosasten mukaanrepeytymisen poistoaukkoon 16 yhdistettyyn imujohtoon.

Vaipan 12 vaakasuora virtausnopeus on valittava niin suureksi, että kaasuvaiheen pystysuora virtausnopeus on aina pienempi kuin erottuvien 35 tupakkaosasten putoamisnopeus, eli erotin 10 on suunniteltava toisaalta 8 90005 korkeimman odotettavissa olevan kaasuvirran ja toisaalta tupakkaosien pienimmän odotettavissa olevan putoamisnopeuden varalta.

Kuviossa 4 esitetään erottimen 10 suoritusmuoto, jota voidaan soveltaa 5 silloin, kun kaasuvaihe muodostuu höyrystä tai tiivistyvistä komponenteista. Tässä tapauksessa vaipan 12 seinämät tulisi varustaa lämmityksellä kostumisen ja siitä seuraavan seinämien likaantumisen estämiseksi. Vaipan 12 seinämän lämmitys on esitetty sik-sak -viivalla.

10 Vaipan 12 yläpäästä höyrystä muodostuva tai tiivistyviä komponentteja sisältävä kaasuvaihe vedetään kuvion 4 mukaisesti vasemmalle ja johdetaan laskuistukkaan 32, joka on vaakasuuntaan nähden ulosvirtaussuunnassa hieman alaspäin taipunut siten, että siellä syntyvä lauhde kerääntyy laskuistukan 32 pohjaan ja voidaan johtaa pois johdon 34 kautta.

15

Johdon 34 päästä tapahtuu tämän vaiheen erottuminen toisaalta alaspäin ulosvirtaavaan lauhteeseen ja toisaalta kaasuun.

Tällä suoritusmuodolla on yleensä jo kuvattu rakenne, joten sitä ei enää 20 tarvitse kuvata.

Kuvion 5 suoritusmuodossa lieriömäinen kääntötila 20 on varustettu suljetulla, terävällä päällä 38, joten mitään tupakkaosasia tai epäpuhtauksia ei voi kerääntyä kääntötilaan.

25

Kuvioissa 6 ja 7 esitetään erottimen suoritusmuoto, joka eroaa aikaisemmin esitetyistä suoritusmuodoista siten, että vaippaan 12 on järjestetty kaksi kääntötilaa 20 pystysuuntaisesti toistensa viereen. Kumpikin kääntötila 20 on varustettu asianomaisella kuljetusjohdolla 22 30 tupakka/kaasuseoksen syöttämistä varten.

Tällä tavoin kaksi erillistä seosvirtaa voi toimia samanaikaisesti, jolloin syntyy kaasuvirta ja tupakkavirta.

Il 9 90005

Poisjohtavien kuljetusjestelmien suuruudesta johtuen voi olla tarkoituksenmukaista suipentaa vaippa 12 alaspäin, kuten kuviossa 6 on esitetty.

5 Kuviossa 8 on esitetty lopuksi kuvioiden 1 ja 2 mukainen erottimen 10 suoritusmuoto, jossa kääntötila 20 on kuvion 5 mukainen.

Tähän kuvioon on otettu mukaan mitat eli käyttöedellytykset siten kuin ne toteutetaan tuotantolaitoksessa.

10 Tässä yhteydessä työstettiin 1500 kg tupakkaa tunnissa kaasu- tai höyry-massavirran ollessa 500 kg/h. Tupakka/kaasuseoksen syöttönopeus oli pneumaattiselle kuljetukselle vaadittavaa suuruusluokkaa noin 20 m/s.

15

Ylöspäin vedetyn kaasun nopeus oli 0,1-0,2 m/s, minkä lisäksi vaipan 12 ylemmällä, suppilonmuotoisella päätyalueella pidettiin yllä 5 mbar:in alipainetta.

20 Tupakkaosaset putosivat ulos vaipan 12 avoimesta, alemmasta, ympäristön paineessa pu pidetystä päästä.

Tupakka/kaasuseoksen tuloaukon pinta oli suuruusluokkaa Ax -0,008 m1; lieriön muodostavan kääntötilan 20 pinta oli A2 = 0,1 m1; vaipan 25 pinta oli A3 - 1,4 m1.

Jotta voidaan saavuttaa toivottu painovoimaerottuminen, näistä arvoista voidaan poiketa; tällöin täytyy kuitenkin pitää yllä pintaolosuhteiden .. . tiettyjä raja-arvoja, nimittäin: 30 5 - A2 / Ax - 30 ja A3 / Aj - 50 35 Saavutetaan erittäin hyviä tuloksia, kun suhde A2 / Ai on välillä 10-20 ja suhde A3 / A: on suurempi kuin 100 mutta kuitenkin pienempi kuin 200.

Claims (8)

10 90005

1. Erotin tupakkaosien erottamiseksi tupakka/kaasuseoksesta käsittäen seuraavaa: 5 a) vaippa b) vaippaan järjestetty, pyöreä kääntötila 10 c) tangentiaalisesti pyöreään kääntötilaan johtava tuloaukko erotettavaa tupakka/kaasuseosta varten d) kääntötilassa oleva alaspäin suunnattu poistoaukko tupakkaosasia varten 15 e) poistoaukko tupakkaosasia varten vaipan alapäässä, ja f) poistoaukko kaasulle kääntötilan yläpuolella 20 g) kääntötila (20) on muodostettu ylöspäin suljetun ja alaspäin avoimen lieriön (20) avulla h) kaasu imetään vaipasta (12) kääntötilan (20) yläpuolelle 25 tunnettu seuraavista tunnusmerkeistä: i) kääntötilan (20) pinnan (A2) suuruussuhde tuloaukon (22) pintaan (Ax) nähden on välillä 5-30, ja 30 j) vaipan (12) pinnan (A3) suuruussuhde tuloaukon (22) pintaan (A!) nähden on suurempi kuin 50. 1 li Patenttivaatimuksen 1 mukainen erotin, tunnettu siitä, että vaipan (12) pinnan (A3) suuruussuhde tuloaukon (22) pintaan (Aj) nähden on 35 suurempi kuin 100, mutta kuitenkin pienempi kuin 200. il 90 005

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen erotin, tunnettu siitä, että kääntötilan (20) pinnan (A2) suuruussuhde tuloaukon (22) pintaan (Aj) nähden on välillä 10-20.

4. Jonkin patenttivaatimuksien 1-3 mukainen erotin, tunnettu siitä, että vaippaan (12) on järjestetty useita kääntötiloja (20) varustettuina asianmukaisilla tuloaukoilla (22).

5. Jonkin patenttivaatimuksien 1-4 mukainen erotin, tunnettu 10 siitä, että kääntötila (20) on varustettu terävällä kärjellä (38).

6. Jonkin patenttivaatimuksien 1-5 mukainen erotin, tunnettu siitä, että vaipalla (12) on säännöllinen poikkileikkaus.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen erotin, tunne ttu siitä, että vaipalla (12) on ympyränmuotoinen poikkileikkaus.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen erotin, tunnettu siitä, että vaipalla (12) on suorakulmainen, erityisesti neliömäinen poikkileikkaus. 20 i2 90005