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Strömungssichter
Die Erfindung bezieht sich auf Strömungssichter zum Trennen eines Korngemisches nach der Grösse (genauer Sinkgeschwindigkeit) der Einzelkörner in zwei Fraktionen über und unter einer bestimmten
Trenngrenze. Im besonderen sind hier diejenigen Sichter gemeint, bei denen die Trennung in einem ro- tierenden Sichtrad stattfindet. Die Erfindung betrifft eine besondere vorteilhafte Bauart und Betriebsweise eines solchen Sichtrades.
Bei der Sichtung in diesen Sichträdern kommen die drei folgenden Sichtprinzipien in Frage, von de- nen allerdings oft mehrere gleichzeitig in einem Sichtrad zur Anwendung gelangen.
1. Sichtung in einem freien flachzylindrischen Sichtraum, bei der auf jedes Korn die Fliehkraft und die Schleppkraft des nach innen strömenden Trägermittels wirkt. Je nach der Korngrösse überwiegt ent- weder die Fliehkraft oder die Schleppkraft. Für das Trennkorn stehen Fliehkraft und Schleppkraft im Gleichgewicht. Diese Sichter, die unter dem Namen"Spiralwindsichter"bekannt sind, haben sich zur Erzielung höchster Feinheit und Trennschärfe bewährt.
2. Sichtung an einem Stabgitter am Sichtraumumfang. Grobe Körner werden zurückgewiesen, feine dagegen vom Luftstrom durch die Lücken des Gitters hindurchgeführt. Diese Sichter sind in vielen Ausführungen bekannt und haben sich als"Stabkorb-, Siebkorb-, Whizzer-, Fingersichter"u. dgl. für mittlere Feinheiten und Trennschärfen bewährt.
3. Sichtung in Kanälen des Sichtrades. Auf das Korn wirkt in den Kanälen die Fliehkraft und die Schleppkraft des nach innen strömenden Trägermittels. Für das Trennkorn stehen Fliehkraft und Schleppkraft im Gleichgewicht. Für diese Sichter sind zahlreiche Ausführungen bekanntgeworden, von denen sich aber bis jetzt keine bewährt hat. Die Sekundärströmungen des Strömungsmittels und die Corioliskräfte auf das Sichtgut bewirken eine zu starke Störung der Sichtung.
Die Erfindung zeigt nun einen Weg, wie mit einem Sichtrad der dritten Art hervorragende Sichtergebnisse erzielt werden können.
Der Erfindung liegen an sich bekannte Erkenntnisse auf dem Gebiete der stillstehenden Kanalsichter zugrunde. Die Sichtung in diesen, unter dem Namen"Steigrohrsichter"bekannten Sichternberuht darauf, dass auf das Korn nach unten die Schwerkraft und nach oben, also der Schwerkraft entgegen, die Schleppkraft des Strömungsmittels einwirkt. Überwiegt die Schwerkraft, so fällt das Korn nach unten, überwiegt die Schleppkraft, so wird das Korn in entgegengesetzter Richtung nach oben getragen. Für das Trennkorn stehen beide Kräfte im Gleichgewicht.
Bei diesen"Steigrohrsichtern"haben einfache, glatte Kanäle keine befriedigende Trennwirkung ermöglicht. Man hat aber Mittel zur Verbesserung der Trennwirkung gefunden. So wurden"Steigrohrsich- ter"bekannt, bei denen zu diesem Zweck das Steigrohr durch kaskadenförmige Einbauten in einzelne Kammern unterteilt ist. Wenn auch in jeder Kammer eine an sich sehr unscharfe Trennung stattfindet, so wird doch durch die Vielzahl der Kammern die Sichtschärfe - nach dem von den Rektifikationskolonnen her bekannten Verstärkungsprinzip - erhöht, so dass beliebig scharfe Trennungen erreicht werden können.
Der Strömungssichter nach der Erfindung weist eine besondere Kombination mehrerer, im einzelnen
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bekannter Merkmale auf. Diese Merkmale sind : Ein rotierendes Sichtrad, das vom Strömungsmittel in etwa radial verlaufenden Sichtkanälen von aussen nach innen durchströmt ist, Sichtkanäle, die kaskadenförmig gestaltet sind und Einrichtungen zur gleichmässig über den ganzen Umfang verteilten Zufuhr des Strömungsmittels und Sichtgutes zum Sichtrad.
Bei diesem Sichter wird die Trennschärfe ebenso wie beim bekannten Steigrohrsichter durch die Verstärkerwirkung der Vielzahl der Sichtkammern in an sich bekannter Weise verbessert. Dazu kommen noch die folgenden neuen Effekte, die in einem rotierenden Kanal zusätzlich auftreten : 1. In jeder Sichtkammer wird das Sichtgut, das etwa durch Corioliskräfte an die Wand gelangt und somit der Sichtung entzogen ist, neu im Strömungsmittel suspendiert.
2. Der erhöhte Strömungswiderstand der einzelnen Sichtkanäle verbessert die Gleichmässigkeit der Verteilung des Durchflusses auf die einzelnen Kanäle des Laufrades.
3. Die Ansatzgefahr wird durch die Wirkung der Fliehkräfte wesentlich herabgesetzt. Während im stehenden Kaskadensichter aus Gründen der Ansatzbildung nur Sichtungen bis etwa herab zu 200 p möglich sind, lassen sich im rotierenden Kaskadensichter Sichtungen bis etwa auf 3 u herab durchführen.
4. Da man die Möglichkeit hat, sowohl die Drehzahl als auch die Luftmenge zu verändern, lässt sich ein besonders grosser Verstellbereich für scharfe Sichtungen, z. B. von 3 bis 300 u beherrschen.
5. Da wegen der mit der Fliehbeschleunigung wachsenden Sinkgeschwindigkeit des Grenzkornes die Froudezahl im rotierenden Kanal hoher wird, steigt nach neuer Erkenntnis der Strömungslehre auch die Beladbarkeit des Strömungsmittels mit Gut, d. h. der Durchsatz des Sichters durch die Rotation.
Man erkennt also, dass durch die Kombination der beiden an sich bekannten Merkmale, nämlich der etwa radial verlaufenden Kanäle und der kaskadenförmigen Ausbildung derselben verschiedene neue vorteilhafte Wirkungen erzielt werden können.
Es ist auch ein Sichtrad bekanntgeworden, das etwa radial verlaufende Kanäle in Zickzackform aufweist. Diese zickzackförmig verlaufenden Kanäle sind aber nicht geschlossen, sondern die Wände dieser Kanäle werden durch einzelne, in Zwischenräumen angeordnete Platten gebildet, so dass die einzelnen Kanäle in Verbindung miteinander stehen.
Bis heute ist ein derartiger Sichter in der Praxis nicht bekanntgeworden. Versuche haben gezeigt, dass der bekannte Sichter tatsächlich nicht funktioniert, u. zw. deshalb nicht, weil das zu sichtende Gut dem Sichtkanal - nach an sich richtigen Überlegungen-in einer mittleren Zone aufgegeben wird. Das wirkt sich wahrscheinlich so aus, dass die verhältnismässig wenigen Sichtkanälen innerhalb und ausserhalb der Aufgabestelle für eine saubere Sichtung nicht genügen. Vielleicht wirkt dabei auch mit, dass die einzelnen etwa radial verlaufenden Sichtkanäle nicht geschlossen sind, sondern infolge der unterbrochenen Wände miteinander in Verbindung stehen.
Wenn im Zusammenhang mit dem Erfindungsgegenstand von kaskadenförmiger Gestaltung der Sichtkanäle gesprochen wird, so ist darunter jede Kanalgestaltung zu verstehen, bei der das Sichtgut beim Durchgang eine mehrmalige Richtungsänderung durch Aufprallen an Wandteile erfährt.
Von den verschiedenen Formen der kaskadenförmigen Kanäle hat sich insbesondere eine Form bewährt, die aus einzelnen kurzen, glattwandigen Kanalstücken oder Kammern besteht, die unter Winkeln von etwa 300 zur Hauptachse zickzackförmig aneinandergereiht sind.
Besondere Vorteile kann es bringen, wenn für die einzelnen Kammern, die einen radial verlaufenden zickzackförmigen Sichtkanal bilden, ein Verhältnis von Breite a zur Höhe h von 0,8 gewählt wird.
Vorteilhaft kann es weiter sein, wenn der rechteckige Querschnitt des Sichtkanals von aussen nach innen-durch Zunahme der axialen Erstreckung (Höhe) - derartig zunimmt, dass in jeder einzelnen Kammer die theoretische Trenngrenze gleich ist. Die dazu erforderlichen Geschwindigkeitswerte müssen für jeden Einzelfall aus der allgemein bekannten Abhängigkeit der Sinkgeschwindigkeit des betreffenden Grenzkornes von der Fliehbeschleunigung errechnet werden.
Unter"theoretischer Trenngrenze"wird dabei jene Trenngrenze verstanden, welche sich nach den Gesetzen der Fallgeschwindigkeit für kugelförmige Körper bei der jeweiligen örtlichen Fliehbeschleunigung, der Nenngeschwindigkeit in der Sichtkammer und unter Berücksichtigung der Stoffeigenschaften von Strömungsmittel und Sichtgut ermitteln lässt. Unter"Nenngeschwindigkeit"ist dabei der Quotient aus Durchflussmenge des Strömungsmittels je Zeiteinheit und Querschnitt der Sichtkammer. gemessen senkrecht zum Radius, zu verstehen.
Auch eine Zu- oder Abnahme der Trenngrenze nach innen im Verhältnis von höchstens 2 : 1 kann vorteilhaft sein. Eine Zunahme würde den Durchsatz, eine Abnahme dagegen die Trennschärfe erhöhen, eine jeweils auf Kosten der andern.
Eine noch gleichmässigere Verteilung des Strömungsmittels auf die einzelnen Kanäle lässt sich durch die Anordnung einer Drosselstelle in jedem Kanal, am besten am inneren Ende erzielen.
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Wird vom Sichter ein sauberes Grobgut verlangt, ist es nötig, besondere Mittel zum längeren Ver- weilen und guten Durchspülen des Gutes am Sichtradumfang vorzusehen. Hiezu ist an sich jede geeigne- te Konstruktion brauchbar, besonders vorteilhaft kann es aber sein, im zylindrischen Gehäuse, welches das Sichtrad umschliesst, unterhalb des Sichtrades schraubenförmige Leitflächen anzuordnen, welche der von unten aufsteigenden Luft eine schraubenförmige Bewegung welche das schräg von oben abfallende
Sichtgut zu einer um den Sichtradumfang kreisenden Bewegung veranlassen. Dort verweilt das Gut im
Schwebezustand längere Zeit und wird dabei gut vom Strömungsmittel durchspült und verhindert, dass
Feingut in das Grobgut gelangen kann.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele erfindungsgemässer Sichträder und Anwendungsbeispiele für diese Sichträder schematisch dargestellt, u. zw. zeigen : Fig. 1 ein Sichtrad in der Aufsicht, teilweise im Schnitt. Fig. 2 einen Schnitt des in Fig. 1 dargestellten Sichtrades gemäss Linie 2 - 2 der Fig. 1.
Fig. 3 ein weiteres Sichtrad in der Aufsicht, teilweise im Schnitt. Fig. 4 einen Schnitt des in Fig. 3 dargestellten Sichtrades gemäss Linie 4 - 4 der Fig. 3. Fig. 5 einen einzelnen Sichtkanal. Fig. 6 einen
Durchlaufsichter mit einem erfindungsgemässen Sichtrad im Längsschnitt und Fig. 7 eine ebenfalls mit einem erfindungsgemässen Sichtrad ausgestattete Schlagmühle im Längsschnitt.
Das in Fig. 1 in der Aufsicht - teilweise im Schnitt - dargestellte Sichtrad 1 weist radial nach innen verlaufende zickzackförmige Sichtkanäle 2 auf. In Fig. 2 ist dasselbe Sichtrad im Schnitt gemäss Linie 2 - 2 der Fig. 1 gezeigt. Die Breite der einzelnen Kanäle 2 nimmt in radialer Richtung nach innen hin ab, wogegen ihre Höhe, wie Fig. 2 deutlich erkennen lässt, in radialer Richtung nach innen hin zunimmt.
Bei diesem Sichtrad nimmt die Querschnittsfläche der einzelnen Sichtkanäle 2 nach innen hin zu. Die einzelnen Sichtkanäle 2 sind bei dieser Ausführung durch schmale zickzackförmige Blechstreifen 3 von- einander getrennt und oben und unten durch die kreisringförmigen Scheiben 4 und 5 abgedeckt.
Die Fig. 3 zeigt in der Aufsicht und teilweise im Schnitt ein weiteres erfindungsgemässes Sichtrad 1, bei dem die Sichtkanäle 2 durch Kopierfräsen hergestellt sind. Auch bei diesem Sichtrad nimmt die
Querschnittsfläche der einzelnen Sichtkanäle 2, die oben und unten durch die kreisförmigen Scheiben 4 und 5 abgedeckt sind, nach innen hin zu.
Bei dem in Fig. 5 gesondert dargestellten zickzackförmigen Sichtkanal 2 weisen die einzelnen Kam- mern 6, die unter einem Winkel von etwa 300 zur Hauptachse zickzackförmig aneinandergesetzt sind und so den Sichtkanal 2 bilden, ein Verhältnis von Breite (a) zur Höhe (h) von 0,8 auf.
In Fig. 6 ist ein mit einem erfindungsgemässen Sichtrad 1 ausgerüsteter Durchluftsichter schematisch im Schnitt dargestellt. Das Sichtgut, das durch den Zufuhrungskanal 7 von oben her auf die obere Sichtradwand 4 fällt, wird von dem Sichtrad l, das von dem mit einer Drehzahlverstellung versehenen Motor 8 angetrieben wird, nach aussen an die Innenseite des zylindrischen Gehäuses 9 geschleudert. Die Sichtluft, die von unten her durch die Zuführungsleitung 10 in den Sichter einströmt, tritt, nachdem sie durch die an der unteren Abdeckplatte 11 des Sichtrades 1 angeordneten Schaufeln 12 in Drehbewegung versetzt ist, in das Sichtrad 1 am Umfang ein.
Die an der Innenseite des Gehäuses 9 angeordneten schraubenförmigen Leitflächen 13 leiten infolge der im Gehäuse von der unteren Abdeckplatte 11 des Sichtrades 1 verursachten Drehströmung das Gut nach oben vor den Sichtradumfang und halten es dort in der Schwebe.
Das dort verweilende Gut 14 wird dabei vom Strömungsmittel durchströmt und dadurch verhindert, dass Feingut in das nach unten durch den Grobgutkanal 15 fallende Grobgut gelangen kann. In manchen Fällen kann es vorteilhaft sein, weitere Leitflächen oder Spritzkornschaufeln 16 anzuordnen. Das in dem Sichtrad 1 ausgesichtete Feingut wird durch den mit der Drossel 17 versehenen Feingutkanal 18 ausgetragen.
In der in Fig. 7 dargestellten Schlagmühle ist im Oberteil, u. zw. oberhalb desSchlägerwarket19 ein Sichtrad 1 angeordnet, das zusammen mit dem Schlägerwerk 19 von oben her durch den Motor 20 angetrieben wird. Das von unten her durch den Zuführungskanal 21 mit Luft eintretende Gut, tritt, nachdem es durch das Schlägerwerk 19 zerkleinert ist, als Sichtgut von aussen her in das Sichtrad 1 ein und wird hier einer Sichtung unterworfen. Das ausgesichtete Feingut wird durch die Leitung 22 zusammen mit der Sichtluft abgeführt, während das Grobgut aus dem Sichtrad 1 nach aussen getragen und dann einer nochmaligen Zerkleinerung durch das Schlägerwerk 19 unterworfen wird.
Durch die Leitung 23 wird Spülluft eingeführt, um zu verhindern, dass Gutteilchen durch die Spalte 24 nach aussen treten können.
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