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Die Erfindung bezieht sich auf einen Schleuderteller für Schüttgüter,
insbesondere in Windsichtern, dessen vom Gut überstrichene Oberfläche einen nicht
bis zum Tellerrand reichenden Kranz von Radialschaufeln aufweist. Bei diesem sollen
die Teilchen mit einer bestimmten Geschwindigkeit und Raumrichtung in einen Gasstrom,
in eine Vorrichtung od. dgl. abgeworfen werden.
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Schleuderteller werden beispielsweise in Trocknem, in Sichtern, in
Zerkleinerungsmaschinen, in Reaktionsgefäßen, in Zentrifugen, in Mischern und an
vielen anderen Stellen mehr verwendet. In zahlreichen Fällen und in besonders ausgeprägtem
Maße bei Windsichtern ist es erforderlich, daß alle Teilchen des Schüttguts mit
gleicher Geschwindigkeit und bezüglich der Tellerachse gleicher Richtung gleichmäßig
vom Tellerrand, häufig in möglichst dünner Schicht, abgeworfen werden. Es wurde
durch Versuche festgestellt, daß sich von einem ebenen Teller, wie er z. B. in nahezu
allen Umluftwindsichtem (Streuwindsichtern) verwendet wird, die Teilchen, die im
wesentlichen nur durch die Schwerkraft an die Telleroberfläche angepreßt werden,
in Bereichen höherer Umfangsgeschwindigkeit von der Telleroberfläche abheben und
auf der Telleroberfläche nur springend den Tellerrand erreichen. Sie verlassen ihn
mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und nach unterschiedlichen Raumrichtungen.
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Man hatte diesen Nachteil dadurch zu mildern versucht, daß man die
vom Gut überstrichene Telleroberfläche mit einem, insbesondere nicht bis zum Tellerrand
reichenden Kranz von kurzen Radialschaufeln versah oder sie in anderer Weise profilierte.
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Durch diese Maßnahmen konnte zwar die Abwurfgeschwindigkeit vom Tellerrand
der Teilchen vergleichmäßigt werden, die angestrebte Gleichverteilung des Gutes
auf dem Tellerumfang wird jedoch wegen der ebenen Ausbildung der Telleroberfläche
nicht erreicht; sie ist je nach Drehzahl mehr oder minder ausgeprägt strähnenförmig.
Reichen die Schaufeln des Schaufelkranzes bis zum Tellerrand, dann verläßt ihn das
Gut in einer der Anzahl der Schaufeln entsprechenden Anzahl von Gutsträhnen.
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Es ist aber auch bereits ein Schleuderteller für Schüttgüter bekanntgeworden,
dessen vom Gut überstrichene Oberfläche wenigstens im Bereich des Tellerrandes die
Form einer kegeligen und/oder gekrümmten Rotationsfläche aufweist. Wird zur Beschleunigung
der Teilchen eine zum aufgegebenen Gut konkave Telleroberfläche verwendet, so tritt
neben der Schwerkraftskomponente eine von der örtlichen Umfangsgeschwindigkeit abhängende
Fliehkraftkomponente auf, die die einzelnen Teilchen gegen die Telleroberfläche
preßt und die zur weiteren Beschleunigung erforderliche Wandhaftung hervorruft.
Derartige Schleuderteller weisen jedoch im allgemeinen eine bis zur Mitte vollkommene
glatte Oberfläche auf. Wenn auch die Abwurfgeschwindigkeiten gegenüber ebenen, unprofilierten
Schleudertellern vergleichmäßigt wurden, so befriedigten bei zentraler Gutsaufgabe
nur bei sehr kleinen Massendurchsätzen die Abwurfbedingungen einigermaßen.
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Bei größeren Massendurchsätzen wurde insbesondere in der Tellermitte
das Gut nicht ausreichend radial beschleunigt, so daß sich das Gut im Zentrum des
Tellers aufstaut und damit der Massendurchsatz begrenzt wird. Wird das Schüttgut
nicht zentral, sondern außermittig in Bereichen höherer Teller-
umfangsgeschwindigkeiten
aufgegeben, so ist es zwar möglich, daß viele Teilchen schneller radial beschleunigt
werden, jedoch ist der angestrebte gleichmäßige Abwurf auf dem gesamten Tellerumfang
nicht mehr möglich. Die Verweilzeit der Teilchen auf der Telleroberfläche ist so
kurz, daß nur ein Teil des Tellerumfanges mit Material beaufschlagt wird. Der zentralen
Gutaufgabe kommt demnach eine außerordentlich große Bedeutung zu.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schleuderteller zu schaffen,
von dem alle Teilchen des zentral aufgegebenen Schüttgutes mit gleicher Geschwindigkeit
und bezüglich der Tellerachse gleicher Raumrichtung möglichst gleichmäßig, also
ohne ausgeprägte Strähnenbildung, vom Tellerrand abgeworfen werden. Der Teller soll
ferner so ausgebildet sein, daß sich im Betrieb keine Bereiche erhöhten Verschleißes
ergeben. Der unvermeidbare Verschleiß soll durch die Vergleichmäßigung des Gutabwurfs
ebenfalls vergleichmäßigt werden. Schließlich soll der Schleuderteller befriedigend
hohe Durchsätze gestatten. Außerdem sollen Ausgestaltungen zur Erhöhung des Massendurchsatzes
vorgeschlagen werden.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einem Schleuderteller
für Schüttgüter, insbesondere in Windsichtern, dessen vom Gut überstrichene Oberfläche
einen nicht bis zum Tellerrand reichenden Kranz von Radialschaufeln aufweist, dadurch
gelöst, daß die Radialschaufeln mindestens bis in die Nähe der Tellermitte reichen
und die Telleroberfläche im Bereich ihres Randes die Form einer gekrümmten oder
kegelförmigen Rotationsfläche aufweist.
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Durch die erfindungsgemäße Kombination eines weit zur Mitte, aber
nicht bis zum Rand reichenden Radialschaufelkranzes und eines wenigstens im Randbereich
schalenförmigen Tellers werden alle Teilchen des aufgegebenen Schüttguts zwangläufig
beschleunigt und unter der Wirkung der an allen Teilchen angreifenden Zentrifugalkraft
mit hoher Radialgeschwindigkeit gegen den äußeren unprofilierten Tellerrand gedrückt,
was ein Aufspringen von Teilchen wirksam verhindert. Dadurch, daß die Radialschaufeln
bis in die Nähe oder bis ganz zur Tellermitte reichen, wird das zentral aufgegebene
Schüttgut auch zwangläufig aus dem Mittelbereich in die Bereiche höherer Umfangsgeschwindigkeit
und damit höherer Radialfördergeschwindigkeit geleitet, was einen vorteilhaft hohen
Durchsatz ermöglicht. Im äußeren, unprofilierten Randbereich des Tellers werden
die Teilchen sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer und in vertikaler Richtung
beschleunigt. In diesem Randbereich des Tellers erfolgt auch eine Vergleichmäßigung
des Gutes in Drehrichtung, so daß es nicht wie bei bekannten ebenen profilierten
Tellern in Form von ausgeprägten Gutsträhnen vom Tellerrand abgeworfen wird. Die
Teilchen verlassen den Tellerrand relativ zum rotierenden System unter einem bestimmten
Raumwinkel.
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Für eine gleichmäßige Radialbeschleunigung der Teilchen und eine
ständige Anlage des Guts an den Schaufeln ist es bei bestimmten Drehzahlen und Tellerabmessungen
zweckmäßig, die Radialschaufeln gekrümmt auszubilden.
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Sollen nur kleine Massendurchsätze erzielt werden, so genügt es,
wenn in der Mitte des Tellers statt einer Profilierung ein Kegel oder eine Spitze
angeordnet
ist, die das aufgegebene Gut im Bereich höherer Umfangsgeschwindigkeiten
leitet. Verzichtet man auf diesen Kegel und verwendet im mittleren Bereich eine
ebene Platte, so bildet sich aus dem aufgegebenen Gut ein sich ständig erneuernd
er Gutkegel aus, der etwa die gleiche Funktion wie ein Kegel oder eine Spitze ausübt.
Es wurde jedoch gefunden, daß diese Ausbildung des Schleudertellers nur bei kleinen
Massendurchsätzen angewendet werden kann. Die durch einen Kegel bzw. eine Spitze
dem aufgegebenen Gut mitgeteilte Radialgeschwindigkeit, die für die Größe des Massendurchsatzes
verantwortlich ist, reicht für höhere Massendurchsätze nicht aus.
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Um zu verhindern, daß bei Schüttgütern mit niedrigen Reibungskoeffizienten
die Teilchen auf dem unprofilierten Randbereich des Tellers rutschen, ist es zweckmäßig,
die Schaufeln etwas weiter an den Tellerrand zu führen. Dies kann jedoch nicht mehr
durch einen einzigen, von der Mitte des Tellers ausgehenden Radialschaufelkranz
erfolgen, da sich das aufgegebene Gut vor den Schaufeln unter der Wirkung der auftretenden
Corioliskräfte aufstauen würde. Da die Schaufelabstände nach außen zunehmen, würde
sich das Gut nach Verlassen der Schaufeln auf dem unprofilierten Randbereich des
Tellers auch nicht mehr gleichmäßig verteilen, sondern den Tellerrand in Form von
Gutsträhnen verlassen.
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Dieser Nachteil wird bei einer Ausführungsform des Schleudertellers
vermieden, bei der ein den Radialschaufelkranz mit Abstand umgebender zweiter Radialschaufelkranz
mit kleinerer Teilung als der innere vorgesehen ist, wobei auch der zweite Radialschaufelkranz
nicht bis zum Tellerrand reicht.
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Dadurch, daß dem inneren Schaufelkranz ein oder gegebenenfalls auch
mehrere Schaufelkränze mit kleinerer Teilung, d. h. entsprechend höhere Schaufelanzahl,
umgeben, kann eine gleichmäßigere und wirksamere Umfangsbeschleunigung aller Teilchen
auch in Bereichen größeren Radialabstandes von der Tellerachse erfolgen. Jede der
genannten Schaufelkränze muß derart ausgebildet sein, daß das aufgegebene Gut die
Schaufeln in einer über dem Umfang gleichmäßig hohen Schicht verläßt, um den nachfolgenden
Schaufelkranz gleichmäßig mit Gut zu beaufschlagen. Die gleichmäßige Beaufschlagung
der nachfolgenden Schaufelreihe wird noch verbessert, wenn, wie noch an Hand Fig.2
erläutert wird, die inneren Schaufeln eine horizontale Oberkante aufweisen und bis
in den Bereich des kegeligen und/oder gekrümmten Randbereiches des Tellers verlängert
werden. Die Schaufelhöhe nimmt dann zu größeren Radien hin ab, so daß das auf der
Schaufelvorderseite bis zu einer bestimmten Höhe aufgestaute Gut in einem gewissen
Radienbereich über die Schaufeloberkante abfließt und gleichmäßiger auf dem Tellerumfang
verteilt wird.
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Insbesondere dann, wenn Gut vom Schleuderteller abzuschleudern ist,
dessen Teilchen besonders zum Springen neigen, was vor allem bei Teilchen mit niedrigem
spezifischem Gewicht der Fall sein kann, dann wenigstens sieht man einen - vorzugsweise
bis zum Außenrand der Telleroberfläche reichenden -, die Telleroberfläche mit geringem
Abstand überdeckenden Deckel vor. Der Abstand des Deckels in axialer Richtung ist
so zu wählen, daß jede um die Tellerachse gedachte freie zylindrische Durchtrittsfläche
für das Gut gleich groß ist. Der Deckel wird
durch vorzugsweise in der Nähe der Tellermitte
angeordnete Distanzstücke auf einem bestimmten Abstand gehalten. Als Distanzstücke
können Radialschaufeln oder - im einfachsten Fall - zylindrische Bolzen dienen.
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Es gibt Fälle, in denen der unprofilierte Randbereich des Tellers
nicht ausreicht, die Gutsträlmen. in denen das Gut den Radialschaufelkranz verläßt,
völlig aufzulösen. Da die Radialschaufeln jedoch im Zentrum des Tellers unbedingt
erforderlich sind, um das aufgegebene Gut schnell von der Tellermitte nach außen
zu beschleunigen und damit einen befriedigenden Massendurchsatz zu gewährleisten,
sind in diesen Fällen weitere Mittel vorzusehen, um die Gutsträhnen aufzulösen.
Die Gutsträhnen werden dann aufgelöst, wenn der Schleuderteller ein den Radialschaufelkranz
mit Abstand umgebendes konkaves oder konvexes Hindernis aufweist. Vorteilhaft ist,
wenn eine Ringnut, z. B. von halbkreisförmigem Querschnitt, eine Ringwulst oder
eine mit abgerundeten Kanten versehene zylindrische Erhöhung mit im Verhältnis zum
Tellerradius geringer axialer Erstreckung vorgesehen ist. In diesen Fällen staut
sich das Gut entweder vor dem Ring oder in der Nut auf.
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Die hinter den Schaufelkranz noch vorhandenen Strähnen werden an der
Ringnut oder an der Ringwulst fast restlos beseitigt, da das Gut an der Ringnut
oder an der Ringwulst beim Aufstauen in Umfangsrichtung auseinandergezogen wird.
Mit dieser einfachen Maßnahme erreicht man bereits eine außerordentlich gleichmäßige
Gutverteilung am Tellerrand.
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In schwierigen Fällen erreicht man eine noch weitgehende Vergleichmäßigung
des vom Tellerrand abgeworfenen Gutes, wenn der Schleuderteller in radialer Richtung
in einen inneren Teller und einen äußeren ringförmigen Teller unterteilt ist und
insbesondere der äußere Teller mit etwas anderer, vorzugsweise etwas größerer Drehzahl
als der innere Teller angetrieben wird. Der innere Teller weist vorzugsweise die
Radialschaufeln und zweckmäßigerweise die Ringwulst bzw. die Ringnut auf, um das
zu beschleunigende Material bereits möglichst gleichmäßig auf den äußeren Teller
aufzugeben. Aber auch wenn keine Ringwulst oder keine Ringnut am Außenrand des Innentellers
vorgesehen ist, wird das strähnenförmig den inneren Teller verlassende Gut in Umfangsrichtung
auseinandergezogen, so daß es je nach der zwischen den beiden Tellern eingestellten
Differenzgeschwindigkeit den äußeren Tellerrand stark vergleichmäßigt verläßt. Durch
die Vergleichmäßigung des Gutstromes auf dem unprofilierten Tellerrand wird der
nicht zu vermeidende Tellerverschleiß in vorteilhafter Weise gleichmäßig auf die
gesamte vom Gut überstrichene Telleroberfläche verteilt. Ohne Vergleichmäßigung
der Gutsträhnen ist mit einem zu Furchen und Riefen führenden Verschleiß zu rechnen,
was zu einer Stabilisierung der Strähnen führen würde. Infolge der geringen Teilchengeschwindigkeiten
in der Nähe der Tellermitte ist dort dagegen trotz Strähnenbildung der Verschleiß
von untergeordneter Bedeutung.
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Die beschriebenen Ausführungsformen des Schleudertellers weisen wenigstens
im Bereich des Tellerrandes eine zum aufgegebenen Gut konkave Telleroberfläche auf
und erteilen damit dem vom Tellerrand abgeschleuderten Gut eine achsparallele Geschwindigkeitskomponente,
die beispielsweise bei
senkrechter Tellerachse der Richtung der
wirkenden Schwerkraft entgegengerichtet sein kann. In vielen Fällen, z. B. wenn,
wie durch Versuche als besonders vorteilhaft erkannt wurde, Schüttgüter mit einer
gewissen Vorbeschleunigung von oben in eine rotationssymmetrische Sichtzone eines
Windrichters oder in einen zylindrischen oder kegelförmigen Spalt einer Mahlzone
einer Zerkleinerungsmaschine aufgegeben werden sollen, ist ein Schleuderteller zweckmäßig
der im einzelnen alle erwähnten Merkmale aufeinander abgestimmt aufweist, sich aber
in Gutaufgaberichtung erweitert, so daß dem aufgegebenen Gut, beispielsweise bei
senkrechter Tellerachse, eine Geschwindigkeitskomponente in Richtung der Schwerkraft
erteilt wird. Die sich in Gutaufgaberichtung, d. h. nach unten erweiternde Telleroberfläche
übernimmt bei genügend hoher Tellerdrehzahl in gleicher Weise wie die sich in Gutaufgaberichtung
verengende Telleroberfläche die Aufgabe der gleichmäßigen Gutbeschleunigung. Die
Einzelteilchen liegen unter der Wirkung der auftretenden Fliehkraftkomponente an
der Innenwand des oberen Tellers an.
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Darunter ist im allgemeinen außerdem ein der Kontur des oberen Tellers
angepaßter unterer Teller angeordnet, so daß zwischen den beiden Tellern ein dem
Massendurchsatz des Gutes angepaßter Spalt bestimmter axialer Höhe vorhanden ist.
Der obere Teller ist auf die beschriebene Weise mit dem unteren fest verbunden.
Das aufgegebene Gut wird durch eine zentrale Öffnung des oberen Tellers in die radialen
oder gekrümmten Schaufeln und auf die ebene oder gekrümmte Fläche des unteren Tellers
aufgegeben.
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Die Schaufeln können auch in den kegelförmigen bzw. gekrümmten Spalt
zwischen dem oberen und dem unteren Teller bis in die Nähe des Tellerrandes reichen.
Die beschriebenen Maßnahmen zur Verwirklichung des geschwindigkeitsgleichen und
gleichmäßigen Teilchenabwurfs vom Tellerrand sind auf diese Tellerausführung sinngemäß
anzuwenden.
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Die beschriebenen Schleuderteller sind nicht auf Anwendungen beschränkt,
bei denen die Tellerachse senkrecht angeordnet ist; überwiegen die bei genügend
hoher Drehzahl des Tellers auftretenden Fliehkräfte die Schwerkraft, so kann die
Tellerachse beliebig im Raum angeordnet sein.
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Die Erfindung ist an Hand von Zeichnungen an mehreren vorteilhaften
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen kegeligen, unprofilierten
Schleuderteller mit zentralem Kegel im Querschnitt, Fig. 2 einen kegeligen Schleuderteller
mit einem Schaufelkranz im Mittelbereich im Querschnitt, F i g. 3 einen kegeligen,
ähnlich F i g. 2 aufgebauten Schleuderteller, jedoch mit einem oder zwei Schaufelkränzen
in der Aufsicht, F i g. 4 einen kegeligen Schleuderteller mit mittigem Schaufelkranz,
bei dem ein Teil des Schaufelkranzes auch in dem unprofilierten Randbereich des
Tellers von einem Deckel überdeckt ist, F i g. 5 einen kegeligen Schleuderteller
mit einem Schaufelkranz und diesen umgebender Ringnut, F i g. 6 einen F i g. 5 entsprechenden
Schleuderteller mit einem Ringwulst an Stelle einer Ringnut, F i g. 7 einen zweigeteilten
Schleuderteller und F i g. 8 einen Schleuderteller mit in Gutaufgaberichtung sich
erweiternder Telleroberfläche in Form eines unprofilierten Kegelstumpfes.
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Der in F i g. 1 dargestellte Schleuderteller 1 hat eine konkave Oberfläche
2, die im Randbereich 3 die Form einer kegeligen Rotationsfläche aufweist.
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Das durch ein Aufgaberohr 4 dem Teller zugeführte Schüttgut trifft
auf dessen Kegel 6 auf, von dem es in Zonen höherer Radialgeschwindigkeit direkt
abgeleitet wird, um gleichmäßig vom Tellerrand 5 abgeschleudert zu werden. Dieser
Teller eignet sich nur für kleinere Massendurchsätze.
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Bei dem in F i g. 2 dargestellten, erfindungsgemäß ausgestalteten
Schleuderteller ist die Oberfläche 2 im Mittelbereich 7 mit einem Kranz 8 radial
verlaufender Schaufeln versehen, die nicht bis zum Tellerrand 5 reichen. Das durch
das Aufgaberohr 4 dem Schleuderteller zugeführte Schüttgut wird unmittelbar nach
dem Austritt von dem Schaufelkranz erfaßt und zwangläufig zum Randbereich 3 mit
gleicher Umfangsgeschwindigkeit gefördert. Die eingezeichneten Radialschaufeln reichen
bis zur Tellerachse.
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Infolge der endlichen Schaufeldicke ist es im allgemeinen erforderlich,
entweder nicht alle Schaufein bis zur Tellerachse zu verlängern und einen Teil oder,
wie in F i g. 7 beispielsweise dargestellt, alle Schaufeln in einem gewissen Abstand
von der Achse enden zu lassen.
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Der Schleuderteller 1 gemäß F i g. 3 weist einen den inneren, sich
teilweise zur Tellermitte 7 erstreckenden Radialschaufelkranz8 umschließenden Radialschaufelkranz
9 auf. Der Schaufelkranz 9 weist einengewissenAbstand vomSchaufelkranz 8 auf, damit
das von den inneren Schaufeln abgeschleuderte Gut sich vergleichmäßigen kann, um
dann gleichverteilt in den Schaufelkranz 9 einzutreten. Der innere Schaufelkranz
besitzt, wie in Figur dargestellt.
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Schaufeln mit einer horizontalen Oberkante, die bis in den Bereich
des kegelförmig oder gekrümmten rotationssymmetrischen Tellerrandes reichen. Die
Schaufelhöhe nimmt in diesem Bereich beständig bis zur Höhe Null ab. Im Randbereich
3 weist der Schleuderteller 1 keine Profilierung auf.
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Bei dem in Fig.4 dargestellten Schleuderteller 1 ist der äußere Bereich
des Schaufelkranzes 8 und der Randbereich 3 des kegeligen Teils des Schleudertellers
bis zum Rand 5 von einem Deckel 10 mit geringem Abstand überdeckt. Dieser Deckel
wird in diesem Beispiel vom Radialschaufelkranz 8 gehalten.
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Er kann an der Nabe des Tellers auch durch, vorzugsweise stromlinienförmig
ausgebildete Distanzstücke befestigt sein. Der Deckel 10 kann so ausgebildet sein,
daß der sich zwischen der Telleroberfläche 2 und dem Deckel bildende Spalt stetig
zum Rand 5 hin abnimmt. Die Abnahme kann so gewählt sein, daß die Durchtrittsfläche
für das Schüttgut konstant bleibt, sie kann jedoch auch stärker abnehmen, da sich
infolge der beschleunigten Radialbewegung des Gutes auf dem Tellerrand die Guthöhe
stärker als linear mit dem Tellerradius verringert.
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Um das aus dem Schaufelkranz 8 strähnig austretende Gut in Umfangsrichtung
zu vergleichmäßigen, weist der Teller gemäß F i g. 5 eine Ringnut 11 auf, in der
sich das Gut aufstaut und aus der es in Umfangsrichtung verteilt und auseinandergezogen
auf den Randbereich 3 des Tellers übergeht. Die Schaufeln des Schaufelkranzes 8
sind bei diesem Ausführungsbeispiel nicht bis zur Tellermitte geführt, sondern nur
bis in deren Nähe. Der Schleuderteller 1 gemäß Fig. 6 weist zur Unterdrückung der
Gut-