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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von Aufgabegut in
Feingut und Grobgut gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Gattungsgemäße Vorrichtungen
sind bekannt und werden häufig
als nachgeschaltete Sichtstufe zum Ausscheiden von Grobgut aus einem Gas-Feststoff-Strom
eines vorgeschalteten Prozesses eingesetzt. Der vorgeschaltete Prozess
kann beispielsweise mittels einer Mühle, einem Zyklonabscheider
oder einem statischen oder dynamischen Sichter ausgeführt werden.
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So
sind beispielsweise Anlagen bekannt, bei denen das Aufgabegut einer
ersten Sichtstufe in Form eines Korbsichters zugeführt wird,
wo zunächst das
Feingut aus dem Aufgabegut abgezogen wird. Partikel, die vom Sichtrad
aufgrund ihrer Größe oder ihres
Gewichts abgewiesen werden, fließen an der Innenwandung eines
den unteren Gehäuseteil
bildenden Konus entlang, der in die zylindrische Sichtzone einer
zweiten Sichtstufe mündet.
Die zylindrische Sichtzone ist von einem Ringkanal konzentrisch umgeben,
der über
einen radial einmündenden
Lufteinlass mit Sichtluft beschickt ist. Durch Öffnungen in der Wand zwischen
zylindrischer Sichtzone und Ringkanal tritt die Sichtluft in die
Sichtzone, wo sie auf die Gutströmung
aus dem Innenkonus trifft. Auf diese Weise wird das Aufgabegut einer
zweiten Sichtung unterzogen, wobei das Feingut von der Sichtluft nach
oben zum Korbsichter zurückgeführt wird,
während
das Grobgut schwerkraftbedingt die Sichtzone nach unten verlässt, wo
es gesammelt und von Zeit zu Zeit abgezogen wird. Dabei hat sich
jedoch herausgestellt, dass die Trennschärfe der zweiten Sichtstufe
nicht zufriedenstellend ist, das heißt, dass die Korngrößenverteilung
des Feinguts bzw. des Grobguts noch zu viele Anteile der jeweils
anderen Fraktion aufweist.
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Vor
diesem Hintergrund liegt die Aufgabe der Erfindung darin, bekannte
Sichter im Hinblick auf die möglichst
exakte Einhaltung einer vorgegebenen Trenngrenze weiter zu entwickeln.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine unsaubere Trennschärfe darauf
zurückzuführen ist,
dass die Sichtluft nicht über
den gesamten Verlauf der Sichtzone mit einer einheitlichen Geschwindigkeit
in die Sichtzone eintritt. Da der Sichteffekt im wesentlichen auf
der von der Sichtluft auf die Gutpartikel ausgeübten Schleppkraft beruht und
die Schleppkraft wiederum hauptsächlich
von der Strömungsgeschwindigkeit
der Sichtluft abhängt,
werden in Bereichen mit hoher Strömungsgeschwindigkeit größere Gutpartikel
als Feingut mitgerissen, während in
Bereichen mit kleinerer Strömungsgeschwindigkeit derartige
Partikel bereits als Grobgut ausgesondert werden. Die Trenngrenze
wandert daher in Abhängigkeit
der Strömungsgeschwindigkeit,
was zu einer verschwommenen Trennschärfe führt.
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Es
ist das Verdienst der Erfindung, diese Zusammenhänge erkannt und darauf aufbauend
eine Vorrichtung konstruiert zu haben, bei der die Sichtluft über den
gesamten Umfang der Sichtzone mit einheitlicher Strömungsgeschwindigkeit
in die Sichtzone eintritt, mit der Folge, dass eine vorgewählte Trenngrenze
exakt und dauerhaft eingehalten wird.
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Dabei
geht die Erfindung davon aus, dass im Idealfall der Quotient aus
dem zeitabhängigen
Volumenstrom der Sichtluft und der Fläche des Durchströmquerschnitts
des Verteilerkanals über
die gesamte Länge
des Verteilerkanals möglichst
konstant bleiben sollte, um eine einheitliche Strömungsgeschwindigkeit
im Verteilerkanal und damit beim Eintritt in die Sichtzone zu erhalten.
Da das Volumen der Sichtluftströmung
in Durchströmrichtung
des Verteilerkanals in dem Maße
abnimmt, wie Sichtluft in die Sichtzone eintritt, kann dem beim
Stand der Technik zu beobachtenden Geschwindigkeitsverlust dadurch entgegen
gewirkt werden, dass der Verteilerkanal im Querschnitt zunehmend
kleiner wird. Im Idealfall werden erfindungsgemäß die Geschwindigkeitsverluste durch
entsprechende Reduzierung des Strömungsquerschnitts im Verteilerkanal
exakt ausgeglichen, das heißt
die Sichtluft strömt
zu Beginn des Verteilerkanals mit der gleichen Geschwindigkeit in
die Sichtzone wie am Ende des Verteilerkanals oder irgendwo dazwischen.
Damit werden einheitliche Ausgangsparameter für den Sichtvorgang über die
gesamte Sichtzone geschaffen mit dem Effekt einer gleichbleibend
hohen Trennschärfe.
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Die
Reduzierung des Durchströmquerschnitts
des Verteilerkanals wird bevorzugt durch Verringerung dessen radialer
Erstreckung erreicht, wobei der Verteilerkanal in seiner Höhe belassen werden
kann und sich damit der konstruktive Aufwand nicht wesentlich erhöht. Die
Reduzierung des Durchströmquerschnitts
kann dabei in mehreren Stufen erfolgen, die sich jeweils über einen
Umfangsabschnitt des Verteilerkanals erstrecken. Bevorzugt ist jedoch
ein stetiger Verlauf der äußeren Umfangswand
des Verteilerkanals, beispielsweise indem sich die äußere Umfangswand
spiralförmig
der gegenüberliegenden,
die Sichtzone begrenzenden, kreiszylindrischen Wand annähert.
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Während bei
einfachen Ausführungsformen der
Erfindung die zylindrische Wand zwischen Sichtzone und Verteilerkanal
lediglich Durchtrittsöffnungen
in einer ansonst geschlossenen Fläche aufweist, wird die Trennwand
gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
von einer Vielzahl von Luftleitschaufeln gebildet, die entlang des
Umfangs der Sichtzone angeordnet sind. Infolge eines dabei eingehaltenen
tangentialen Abstands zweier benachbarter Luftleitschaufeln entstehen
axiale Durchtrittsspalte für
die Sichtluft.
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In
Weiterbildung dieser Ausführungsform können die
plattenartigen Luftleitschaufeln mit ihrem in Durchströmrichtung
hinteren Ende tangential an den kreiszylindrischen Umfang der Sichterzone
anschließen,
während
ihr vorderes Ende in den Verteilerkanal hineinragt. Auf diese Weise
bilden die vorderen Enden der Luftleitschaufeln eine Art Trichter,
der die Sichtluftströmung
einfängt
und auf die Durchtrittsöffnung
konzentriert.
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Unterstützt wird
dieser Effekt, wenn die schmalen, die Durchtrittsöffnungen
begrenzenden Stirnseiten der Luftleitschaufeln schräg verlaufen, wobei
die scharfe axiale Kante am vorderen Ende der Luftleitschaufeln
dem Verteilerkanal zugewandt ist und die scharfe Kante am hinteren
Ende der Luftleitschaufeln der Sichtzone zugewandt ist. Durch die schrägen Stirnseiten
wird die Trichterwirkung weiter verbessert und darüber hinaus
wird im tangentialen Überlappungsbereich
zweier benachbarter Leitschaufeln ein Einströmkanal für die Sichtluft gebildet, der
eine tangentiale Ausrichtung der Sichtluftströmung beim Eintritt in die Sichtzone
ermöglicht
und dort eine schraubenlinienförmig
nach oben gerichtete Luftströmung
bewirkt. So wird eine ausreichende Sichtung auch in den Bereichen
zwischen den Durchtrittsöffnungen
sichergestellt.
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Bevorzugte
Verwendungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen
ergeben sich in Kombination mit einer Mühle, beispielsweise einer Stift-
oder Schlägermühle, bei
der das gemahlene Gut in zwei Fraktionen aufgeteilt werden soll,
oder als zweite Sichtstufe nach einem statischen oder dynamischen
Sichter, wie zum Beispiel einem Korbsichter, bei dem das am Sichtrad
abgewiesene Sichtgut gegebenenfalls weiter aufgelöst und in
Feingut und Grobgut getrennt werden soll, oder in Verbindung mit
einem Zyklonabscheider, um dessen Effizienz zu steigern.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigt
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1 einen
Längsschnitt
durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung
entlang der in 2 dargestellten Linie I-I und
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2 einen
Querschnitt durch die in 1 dargestellte Vorrichtung entlang
der dortigen Linie II-II.
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Die 1 und 2 zeigen
eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in
den wesentlichen Schnitten, wobei die Vorrichtung 1 im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
in einen zweistufigen Sichtungsprozess integriert ist. Die erste
Sichtungsstufe wird von einem Korbsichter gebildet, von dem lediglich
der Gehäuseunterteil 2 mit
einem zylindrischen Abschnitt 3 und einem Innenkonus 4 dargestellt
ist. Ferner sieht man das untere Ende eines Feingutabzugs 5. An
der Wandung des Innenkonus 4 fließt das vom Sichtrad abgewiesene
Aufgabegut 6, das noch Feingutanteile und Grobgutanteile
enthält,
nach unten in Richtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1,
wo in einer zweiten Stufe eine Nachsichtung erfolgt.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung 1 besitzt ein
im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 7, das sich koaxial
entlang der Achse 8 erstreckt und nach oben an den Innenkonus 4 des
Korbsichters anschließt.
In das Gehäuse 7 ist
ein im Querschnitt rechteckförmiger
und in einer Radialebene zur Achse 8 verlaufender Verteilerkanal 9 integriert,
der sich zusammensetzt aus einer Bodenringscheibe 10, einer dazu
in axialem Abstand planparallel gegenüberliegenden Deckringscheibe 11 sowie
einer die beiden Ringscheiben 10 und 11 jeweils
verbindenden Innenwand 12 und Außenwand 13.
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Wie
vor allem aus 2 ersichtlich, mündet tangential
in den Verteilerkanal 9 ein Einlassstutzen 14 zur
Zufuhr der Sichtluft. Die Pfeile 15 versinnbildlichen die
Sichtluftströmung
innerhalb des Verteilerkanals 9. Die Außenwand 13 des Verteilerkanals 9 weist
bezüglich
der Achse 8 einen spiralförmigen Verlauf auf, das heißt ihr Abstand
zur Achse 8 verringert sich in Durchströmrichtung 15. Die
Innenwand 12 hingegen umgibt die Achse 8 konzentrisch,
was zusammen zu einer Verringerung der radialen Erstreckung des
Verteilerkanals 9 führt
und bei gleichbleibender axialer Höhe eine stetige Verkleinerung
des Durchströmquerschnitts
in Durchströmrichtung 15 bewirkt.
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Die
Innenwand 12 ist in aufgelöster Bauweise hergestellt,
das heißt
sie setzt sich aus einer Vielzahl einzelner Luftleitschaufeln 16 zusammen,
die in tangentialem Abstand zueinander angeordnet sind. Die Luftleitschaufeln 16 bestehen
aus ebenen plattenförmigen
Elementen, deren sich gegenüberliegende,
axial verlaufende Stirnseiten abgeschrägt sind und auf diese Weise
scharfe Kanten 17 und 18 bilden. Die Luftleitschaufeln 16 sind
in tangentialer Ausrichtung zur Achse 8 mit ihrem unteren
Rand an der Bodenringscheibe 10 und mit ihrem oberen Rand an
der Deckringscheibe 11 des Zuführkanals 9 befestigt.
Dabei erstrecken sich die in Durchströmrichtung 15 vorderen
Kanten 17 in den Verteilerkanal 9 hinein, während die
hinteren Kanten 18 den geringsten Abstand zur Achse 8 aufweisen
und dort tangential an einen gemeinsamen Umfangskreis 31 anschließen. Die
in Durchströmrichtung 15 letzte
Luftleitschaufel 16' ist
länger
ausgebildet und schließt
mit ihrem in Durchströmrichtung 15 vorderen
Ende dicht an die Außenwand 13 des
Verteilerkanals 9, so dass dieser dort endet und eine Kreislaufströmung der
Sichtluft 15 verhindert wird.
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Diese
Anordnung führt
dazu, dass die der Achse 8 abgewandte Außenseite 19 einer
in Durchströmrichtung 15 vorderen
Luftleitschaufel 16 mit der Schräge der vorderen scharfen Kante 17 der
nachfolgenden Luftleitschaufel 16 einen trichterförmigen Spalt 20 einschließt, der
in Durchströmrichtung 15 in einen
von der Schräge
der hinteren scharfen Kante 18 der vorderen Luftleitschaufel 16 und
der der Achse 8 zugewandten Innenseite 22 der
nachfolgenden Luftleitschaufel 16 gebildeten kanalförmigen Spalt 21 übergeht
und eine tangentiale Ausrichtung der Sichtluftströmung 15' in diesem Bereich
bewirkt.
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Die
sich entlang des Umfangskreises 31 der hinteren scharfen
Kanten 18 erstreckenden lichten Abstände zwischen den Leitschaufeln 16 bilden Durchtrittsöffnungen 23 vom
Inneren des Verteilerkanals 9 zu einer von der Innenwand 12 umschlossenen
zylindrischen Sichtzone 24. Die Sichtluft 15' tritt durch
die Öffnungen 23 tangential
in die Sichtzone 24 ein und streicht mit einer axialen
nach oben gerichteten Komponente schraubenlinienförmig über den
gesamten Innenumfang der Sichtzone 24 und trifft dabei
auf die vom Innenkonus 4 axial nach unten gerichtete Strömung des
Aufgabeguts 6, das als Gutschleier ebenfalls gleichmäßig über den
gesamten Umfang der Sichtzone 24 verteilt ist.
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Unterhalb
der Sichtzone 24 setzt sich das Gehäuse 7 in einem zylindrischen
Grobgutauslauf 26 fort, der in einen Sammelkonus 27 übergeht
und dessen unteres Ende von einer Austragschleuse 28 verschlossen
ist.
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Die
Funktion einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
stellt sich wie folgt dar. Das Aufgabegut wird in einer ersten Sichtstufe
beispielsweise an einem Sichtrad eines Korbsichters gesichtet und
ein erster Anteil an Feingut abgezogen. Das am Sichtrad abgewiesene
Aufgabegut 6 wird durch den Aufprall am Sichtrad und infolge
turbulenzbedingter Kollisionen der Gutpartikel untereinander weiter
aufgeschlossen, so dass sich im Aufgabegut 6 nach wie vor
Feingut und Grobgut befinden, das zur Steigerung des Effizienz des
Sichtprozesses einer Nachsichtung unterzogen wird. Zu diesem Zweck
fließt
das in der ersten Sichtstufe entstehende Aufgabegut 6 entlang
des Innenkonus 4 axial nach unten in den Bereich der Sichtzone 24 der
erfindungsgemäßen Vorrichtung 1.
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Die
im vorliegenden Beispiel als Grobgutsichter eingesetzte Vorrichtung 1 wird
mittels eines nicht dargestellten Gebläses mit Sichtluft 15 beschickt,
die über
den Einlassstutzen 14 in den Verteilerkanal 9 gelangt.
Ein Teil der Sichtluft 15 wird von den Luftleitschaufeln 16 jeweils
abgezweigt und durch die Öffnungen 23 mit
zur Achse 8 tangentialer Ausrichtung durch die Öffnungen 23 in
die Sichtzone 24 geleitet (Pfeil 15'). An jeder Durchtrittsöffnung 23 kommt
es durch die Abspaltung des Sichtluftteilstromes 15' zu einer Volumenverringerung
des Sichtluftstroms 15 im Verteilerkanal 9. Gleichzeitig
nimmt der Strömungsquerschnitt
in Durchströmrichtung 15 durch
den spiralförmigen
Verlauf der Außenwand 13 ab,
wodurch ansonsten auftretende Geschwindigkeitsverluste der Sichtluftströmung 15 ausgeglichen werden.
Die Geschwindigkeit der Sichtluft 15 im Verteilerkanal 9 ist
somit über
den gesamten Umfang des Verteilerkanals 9 konstant und
damit auch die Eintrittsgeschwindigkeit der Sichtluft 15' in die Sichtzone 24.
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Im
Bereich der Sichtzone 24 trifft das Aufgabegut 6 somit
auf eine gleichmäßige Sichtluftströmung 15', die mit einer
vertikalen Komponente schraubenlinienförmig nach oben strömt und dabei mit
einer einheitlicher Schleppkraft das durch die Pfeile 29 versinnbildlichte
Feingut aus dem Aufgabegut 6 löst und zum Feingutabzug 5 fördert bzw.
erneut dem Korbsichter zuführt.
Beim im Aufgabegut 6 enthaltenen Grobgut 30 hingegen überwiegt
die Schwerkraft gegenüber
der Schleppkraft des Sichtluftstroms 15', so dass das Grobgut 30 in
Richtung des Grobgutaustrags 26 absinkt und im weiteren
im Sammelkonus 27 zwischengespeichert wird, bevor es über die
Austragschleuse 28 der Vorrichtung 1 entnommen
wird.
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Die
Trenngrenze zwischen Feingut 29 und Grobgut 30 kann
durch entsprechende Wahl der Strömungsgeschwindigkeit
der Sichtluft 15 im Verteilerkanal 9 eingestellt
werden.