DE10361609A1

DE10361609A1 - Sichtrotor mit von außen nach innen durchströmten Strömungskanälen zwischen radialgerichteten Rotorschaufeln für Windsichter

Info

Publication number: DE10361609A1
Application number: DE10361609A
Authority: DE
Inventors: Roland Nied
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-12-31
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2004-07-15

Abstract

Bei dem beschaufelten Sichtrotor eines Windsichters wird die Strömung des Sichtgutes mit in einem Fluid suspendierten Feststoffpartikeln durch die Strömungskanäle (4) von außen nach innen über den Strömungskanalquerschnitt dadurch vergleichmäßigt, dass jeder der Strömungskanäle (4) zwischen einer Schaufelfläche (6), die im Wesentlichen eben ist, und einer dieser Schaufelfläche in Drehrichtung (1) des Sichtrotors vorauseilenden Schaufelfläche (7) ausgebildet ist, die druckabsenkend in den Schaufelkanal (4) hinein gewölbt ist. DOLLAR A Die Sichtgutströmung zu den Strömungskanälen wird dadurch verbessert, dass die in Strömungsrichtung vorauseilende Einlasskante jedes Strömungskanals (4) unter Brücksichtigung der Geschwindigkeit der radialen Fluidzuführungen (V¶r¶) und der Umfangsgeschwindigkeit (V¶u¶) des Sichtgrades rund ausgebildet ist (Fig. 1).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf den Sichtrotor eines Windsichters, wobei der Sichtrotor am Außenumfang mit radial gerichteten Schaufeln versehen ist. Die Schaufeln begrenzen radial gerichtete Schaufelkanäle. Dem Sichtrotor wird das Sichtgut in der Form von in einem Fluid suspendierten Feststoffpartikeln radial zugeführt und im Bereich des Sichtrotors erfolgt eine Trennung in Grob- und Feingut. Das Grobgut oberhalb der Trenngrenze des Windsichters wird unter dem Einfluß der Fliehkraft abgewiesen und im allgemeinen einem nochmaligen Mahlvorgang zugeführt. Das Feingut unterhalb der Trenngrenze des Sichters gelangt im Sichtfluid suspendiert entgegen der Fliehkraft durch die Schaufelkanäle des Sichtrotors radial von außen nach innen in einen zentralen schaufellosen Bereich innerhalb des Schaufelkranzes des Sichtrotors und gelangt von dort mittels Unterdruck durch einen zentralen Feingutauslaß, der im allgemeinen zur Drehachse des Rotors konzentrisch verläuft, zur Weiterverarbeitung.

Es wurde nun festgestellt, dass das Strömen des Sichtgutes (Fluid, vorzugsweise gasförmiges Fluid, und nochmals vorzugsweise Luft mit darin suspendierten Feststoffpartikeln) beim Durchströmen der Schaufelkanäle verbesserungswürdig ist, weil beim Stand der Technik die Sichtgutverteilung über die Schaufelkanalquerschnitte uneinheitlich ist. Die Partikel sind im Bereich der einen Schaufelkanalwände konzentriert, während im Bereich der anderen Schaufelkanalwände nur wenige Feststoffpartikel sich befinden. Ursache hierfür ist die radiale Zuführung bei sich in Umfangsrichtung drehendem Sichtrotor.

Diese Unregelmäßigkeit ist Ursache für Unzulänglichkeiten bei der Sichtung und sie soll aufgabegemäß mit der Erfindung vermieden werden.

Bei der Lösung der Aufgabe geht die Erfindung von Erkenntnissen aus, die beim Umgang mit Tragflügelprofilen gewonnen wurden. Ein Tragflügelprofil zeichnet sich gemeinhin durch eine im wesentlichen ebene Profilunterseite und eine konvex nach oben gewölbte Profiloberseite aus, wodurch die Strömung über die Profiloberseite durch eine hohe Strömungsgeschwindigkeit bei geringem Druck gekennzeichnet ist, was bei der Tragfläche für den zum Fliegen notwendigen Auftrieb sorgt.

In der Anwendung dieser Erkenntnisse auf einen beschaufelten Sichtrotor für Windsichter, der radial von außen nach innen durchströmt wird, ist die Erfindung im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass die in der Drehrichtung des Sichtrotors vorauseilenden, vorderen Schaufelflächen im wesentlichen eben sind, während die in der Drehrichtung des Sichtrotors nacheilenden, hinteren Schaufelflächen, konvex gekrümmt sind derart, dass die Strömung beschleunigt wird, also ein der Anströmung entgegengerichtetes Tragflügelprofil vorliegt. Dadurch erfolgt über bzw, nach den in der Drehrichtung des Sichtrotors nacheilenden, hinteren Schaufelflächen eine Druckabsenkung, als deren Folge die Strömung aus Fluid und Feststoffpartikeln an den in der Drehrichtung des Rotors nacheilenden Schaufelflächen angelegt wird und die Strömung durch die Schaufelkanäle über den jeweiligen Schaufelkanalquerschnitt vergleichmäßigt wird. Es wird also eine Verbesserung der Durchströmung der Schaufelkanäle und damit der Sichtung erzielt. Insbesondere stellen sich geringere Druckverluste und schärfere Sichtung ein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll neben der gleichmäßigen Durchströmung der Sichtrotorschaufelkanäle bereits die Zuströmung des Fluidfeststoffgemisches in die Schaufelkanäle verbessert werden. Hierbei haben insbesondere Berücksichtigung zu finden, sowohl der Einfluss der Drehung des Sichtrotors und damit der Schaufelkanäle um die Drehachse des Sichtrotors, als auch der Einfluss der radialen Zuströmung des Sichtgutes (Fluid mit darin suspendierten, zu sichtenden Partikeln) zum-Sichtrotor. Es wird demzufolge in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgechlagen, dass die Tragflächenform der Schaufeln einen bestimmten Radius der Schaufelrückseiten am Beginn der Schaufelkanäle hat. Hierbei soll für eine Sichtrotorumfangsgeschwindigkeit im Bereich von 60 bis 90 m/s und eine radiale Anströmgeschwindigkeit des Gemisches aus Sichtgas und Feststoffpartikeln von 5 bis 10 m/s der in der bezüglich der Rotordrehrichtung nacheilenden Fläche des Schaufelprofiles bestimmende Radius tangential in den eintretenden Stromfaden münden.

In nochmals weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll sich an den Abschnitt der in der Drehrichtung des Rotors nacheilenden Fläche der mit einem vorbestimmten Radius tangential in den eintretenden Stromfaden mündet, eine Kontur anschließen, die so gestaltet ist, dass sich zwischen je zwei einander zugekehrten Schaufelflächen zweier aufeinander folgender Schaufeln ein Schaufelkanlabschnitt ergibt, der über seine Länge hinweg gleichbleibenden Querschnitt hat.

In nochmals weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll die in der Drehrichtung des Rotors vorauseilende, vordere Schaufelfläche jeder Schaufel entweder radial oder um 30° in der Drehrichtung zu einem Radius abweichend angeordnet sein.

Schließllich soll ein Verfahren aufgezeigt werden, wie die Kontur der in der Drehrichtung des Rotors nacheilenden Schaufelrückseite am anströmseitigen Ende bestimmt werden kann, um den gestellten Forderungen bezüglich der Zuströmung des Sichtgutes in die Schaufelkanäle optimal entsprechen zu können.

Außer den bereits genannten Vorteilen zeichnet einen erfindungsgemäß ausgebildeten beschaufelten Sichtrotor dessen hohe mechanische Widerstandsfähigkeit aus.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, die eine ausschnittweise Ansicht auf einen Sichtrotor in der Richtung von dessen Drehachse D schematisch zeigt (1) sowie ausschnittweise eine Variante (2).
Der Rotor als Sichtrad für einen Windsichter weist auf den Umfang gleichmäßig verteilte Schaufeln auf, von denen zwei in der Drehrichtung 1 aufeinanderfolgende Schaufeln 2, 3 als Querschnitt dargestellt sind. Jeweils zwei aufeinanderfolgende Schaufeln, also auch die beiden dargestellten Schaufeln 2, 3, begrenzen einen im wesentlichen radialen Strömungskanal 4. Die anströmseitigen Schaufelaußenkanten liegen auf einem Schaufelkantenaußenkreis mit dem Radius ra. Die abströmseitigen Schaufelinnenkanten liegen auf einem Schaufelkanteninnenkreis mit dem Radius ri. Der Schaufelkanteninnenkreis umschließt konzentrisch den schaufelfreien Bereich 5. Konzentrisch zum schaufelfreien Bereich 5 ist der nicht dargestellte Feingutauslaß in konzentrischer Anordnung zur Drehachse D angeordnet. Für dessen Radius rF gilt die Beziehung ri < rF. Jede Schaufel weist eine bezüglich der Drehrichtung 1 vorauseilende Schaufelvorderseite 6 und eine bezüglich der Drehrichtung 1 nacheilende Schaufelrückseite 7 auf. Die Schaufelvorderseite 6 ist eine im wesentlichen ebene gerade Fläche, während die Schaufelrückseite 7 im Anströmbereich im wesentlichen konvex gekrümmt ist, sodass beide Seiten ein Tragflügelprofil umschreiben. Damit liegt jeder Strömungskanal 4 zwischen der gekrümmten Schaufelrückseite 7 einer Schaufel und der geraden Schaufelvorderseite 6 der in Drehrichtung 1 nächstfolgenden Schaufel. Die gerade Vorderseite 6 jeder Schaufel liegt auf einem Sichtraddurchmesser gemäß ra bzw. ri. Die Schaufelrückseite weist den mit einem Radius rs gebogenen Abschnitt 7a im Anströmbereich auf, wobei der Radius rs so gewählt ist, dass der gebogene Rückseitenabschnitt der Schaufel tangential in den eintretenden Stromfaden 8 mündet. An diesen gebogenen Abschnitt 7a mit dem Radius rs schließt sich bei jeder Schaufelrückseite 7 ein zur Schaufelvorderseite 6 der in Drehrichtung nächstfolgenden Schaufel paralleler Abschnitt 7b an so, dass der Querschnitt jedes Strömungskanals 4 in diesem Abschnitt bis zu seinem Ende konstant bleibt.
Die Schaufelvorderseite 6 kann statt auf einem Sichtrotordurchmesser gemäß den Radien ra bzw. ri liegend um 30° abweichend zur Drehrichtung 1, d.h. der Drehrichtung 1 entgegengeneigt sein, wie es in 2 erläutert ist.
Aus 1 ist zu ersehen, wie die Strömung an die bezüglich der Drehrichtung 1 nacheilende Schaufelrückseite 7 angelegt wird, wozu ursächlich der Unterdruck ist, der sich über der konvex gekrümmten, bezüglich der Rotordrehrichtung 1 nacheilenden Rückseite 7 jeder Schaufel ausbildet Bei der Bestimmung des Bogenabschnittes 7a der Schaufelrückseiten 7 der tragflügelförmigen Schaufeln des Sichtrotors ist erfindungsgemäß folgende Vorgehensweise einzuhalten, wobei beispielhaft die Schaufel 2 in 1 ausgewählt ist. Im Punkt des Zusammentreffens der Schaufelvorderseite 6 und des äußeren Endes des Bogenabschnittes 7a der Schaufelrückseite 7 wird unter einem rechten Winkel zur im wesentlichen ebenen Fläche der Schaufelvorderseite (in der Drehrichtung 1 des Sichtrotors die vorauseilende Fläche 6) der Umfangsvektor V_u der Drehgeschwindigkeit des Sichtrotors aufgetragen, senkrecht zu ihm der Radialvektor V_r der Zuströmgeschwindigkeit des Gas/Partikelgemisches zu den radialen Schaufelkanälen 4. Im Diagramm der 1 ergibt sich aus V_u und V_r die Resultierende V_R bzw. 8 und dieser resultierende Vektor V_R soll tangential am Zuströmende jedes Strömungskanals 4 an den Bogen 7a anlaufen. Die übrigen Kriterien für die Festlegung von Dimensionen und Anordnungen der Rotorschaufeln mit dem Querschnitt eines Tragflächenporofiles werden von Fall zu Fall anhand von aus den Betriebsbedingungen sich ergebenden Kriterien festgelegt.
Zusammenfassend kann die Erfindung dahingehend definiert werden, dass beim beschaufelten Sichtrotor eines Windsichters die Strömung des Sichtgutes mit in einem Fluid suspendierten Feststoffpartikeln durch die Strömungskanäle (4) von außen nach innen über den Strömungskanalquerschnitt dadurch vergleichmäßigt wird, dass jeder der Strömungskanäle (4) zwischen einer Schaufelfläche (6), die im wesentlichen eben ist, und einer dieser Schaufelfläche in Drehrichtung (1) des Sichtrotors vorauseilenden Schaufelfläche (7) ausgebildet ist, die druckabsenkend in den Schaufelkanal (4) hinein gewölbt ist.
Die Sichtgutzuströmung zu den Strömungskanälen wird dadurch verbessert, dass die in Strömungsrichtung vorauseilende Einlaßkante jedes Strömungskanales (4) unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit der radialen Fluidzuführungen (V_r) und der Umfangsgeschwindigkeit (V_u) des Sichtrades rund ausgebildet ist (1).

Claims

Geschaufelter Sichtrotor für Windsichter mit vom Sichtfluid mit darin suspendierten Feststoffpartikeln von außen nach innen durchströmten Schaufelkanälen zwischen je zwei im wesentlichen radial gerichteten Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, dass die in Richtung der Rotordrehrichtung (1) vorauseilende Schaufelvorderseite (6) jeder Schaufel im wesentlichen eine ebene Fläche ist, während die in Richtung der Rotordrehrichtung nacheilende Schaufelrückseite (7) eine konvex gekrümmte, die Strömung beschleunigende und so den Druck über der Fläche reduzierende Fläche ist.
Sichtrotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Rotorumfangsgeschwindigkeit von 60 bis 90 m/s und eine radiale Zuströmgechwindigkeit des Sichtfluids mit darin suspendierten Feststoffpartikeln von 5 bis 10 m/s der die Kontur der Schaufelrückseite (7) im Anströmbereich bo- genförmig ist mit einem Bogenradius (r_s) ist, der tangential in den eintretenden Stromfaden (V_R) mündet.
Sichtrotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die an den bogenförmigen Schaufelrückseitenabschnitt (7a) anschließende Schaufelrückseitenkontur jeder Schaufel so gestaltet ist, dass sich zwischen Schaufelrückseite (7) und Schaufelvorderseite (6) zweier aufeinanderfolgender Schaufeln ein flächengleichbleibender Strömungskanal (4) ergibt.
Sichtrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelvorderseiten (6) radial angeordnet sind.
Sichtrotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelvorderseiten (7) um 30° abweisend zur Drehrichtung (1) gegen den Radius geneigt sind.
Verfahren für das Bestimmen der Schaufelkkontur im anströmseitigen bogenförmigen Endbereich (7a) der in der Drehrichtung (1) nacheilenden Schaufelrückseite (7) bei einem beschaufelten Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Schaufelquerschnittdarstellung im Punkt des Zusammentreffens von ebener Schaufelvorderseite (6) und gewölbter Schaufelrückseite (7) im Anströmbereich die Spitze eines Dreieckes liegt, dessen eine Seite (V_u) der Vektor entsprechend der Umfangsgeschwindigkeit des Sichtrotors ist und senkrecht zur Schaufelvorderseite (6) verläuft, dessen andere, zur ersten Seite (V_u) senkrechte Seite (V_r) der Vektor der Zuströmgeschwindigkeit des Sichtgutes ist und dessen dritte, resultierende Seite (V_R) sich im anströmseitigen bogenförmigen Endbereich (7a) der Schaufelrückseite (7) fortsetzt bzw. tangential zu diesem anströmseitigen bogenförmigen Endbereich (7a) verläuft.