DE1607478C - Zentrifugalwindsichteran Ordnung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Zentrifugalwindsichteranordnung mit einem Strömungserzeuger in einem geschlossenen Gaskreislauf und Mitteln zur Druckminderung unter Atmosphärendruck.

Pulverförmige Werkstoffe werden in ständig zunehmendem Maße in der heutigen Technik eingesetzt. In der Pulvermetallurgie, bei der Herstellung von Magnettonbändern, Schleifmitteln, Pigmenten usw., bildet die Korngröße eine wichtige Eigenschaft des Pulvers, da sie Erscheinungen, wie Fließfähigkeit, Packdichte und weitere physikalische Eigenschaften beeinflußt. Aus diesem Grunde werden Pulver normalerweise in Größen klassiert bzw. gesichtet.

Die nach dem Zentrifugalprinzip arbeitenden Sichter können in zwei Gruppen eingeteilt werden, nämlich einmal die Einrichtungen, die stationär ausgebildet sind und in welchen die Luft umläuft, sogenannte Zyklonsichter, oder die Einrichtungen, bei denen der Strömungserzeuger umläuft. Beiden Arten ist eigen, daß bei feinen Werkstoffpulvern die Trennschärfe im allgemeinen nicht gut ist, d. h. häufig ist in der Grobfraktion noch Unterkorn und in der Feinfraktion Überkorn enthalten, so daß die angestrebte Kornscheide nicht genau eingehalten werden kann. Um die in der Technik erforderliche Kornscheide zu erreichen, war es bisher notwendig, daß die-Werkstoffe mehrmals rezykliert werden mußten. Außerdem mußten sehr hohe Trennkräfte auf die Teilchen ausgeübt werden. Solche Kräfte werden üblicherweise in Gassichtern dadurch erreicht, daß das Gas veranlaßt wird, mit sehr hoher Geschwindigkeit in den stationär ausgebildeten Sichtern umzulaufen oder durch hohe Umlaufgeschwindigkeiten der Vorrichtung bei sich drehenden Sichtgeräten.

. Beispielsweise durch die deutsche Auslegeschrift • 1150 563 wird eine mit Schleudersichter arbeitende Anlage beschrieben, bei der die Anlage unter, ein Teilvakuum gesetzt wird und bei welcher mehrere Zentrifugalabscheider hintereinandergeschaltet sind. Diese bekannten Einrichtungen arbeiten maximal in einem Druckbereich, der zwischen 0,3 und 1,0 Atmosphäre liegt Mit diesen zum Stand der Technik gehörenden Anlagen sind keine Kornscheiden zu erreichen, die kleiner als ein Mikron sind, und üblicherweiseTs'F eihe^Kornscherde/ unter 10 bis 5 Mikron heute nicht möglich. ~ -. r, .*.·'■

I)er Erfindung liegt die_^u Aufgabe zugrunde, die Kornscheide weiterhin zu senken, und zwar in den Bereich von Mikron- und Submikrongröße, wobei diese Kornscheide sehr genau eingehalten werden soll, d. h. in der Grobfraktion kein Unterkorn und in der Feinfraktion kein Überkorn enthalten sein soll.

Diese der Erfindung zugrunde liegende Ziel wird erreicht durch eine zusätzliche Luftpumpe zur Drucksenkung in der Windsichteranordnung auf einen Wert, bei dem die Größe der mittleren freien Weglänge der Gasmoleküle etwa der Größe des Durchmessers eines Teilchens der Kornscheide entspricht.

Überraschend wurde festgestellt, daß durch diese Maßnahme eine erhebliche Senkung der Kornscheide möglich ist, wobei gleichzeitig trotzdem eine sehr saubere Kornscheide erzielt wird, d. h. der Anteil von Fehlkorn sehr gering" ist. Gemäß der Erfindung ist dann weiterhin vorgesehen, daß mehrere Windsichter in an sich bekannter Weise kaskadenartig zusammengeschaltet ist, wobei die Feingutfraktion eines Sichters dem strömungsmäßig nachfolgenden Sichter und die Grobgutfraktion dem vorhergehenden Sichter zugeführt wird.

Vorzugsweise beträgt die Größenordnung des Unterdrucks in der Windsichteranordnung etwa 20 Torr.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung an Hand der Zeichnung hervor:

In der Zeichnung ist mit 10 eine erste Sichterstufe bezeichnet, die einen Sichtguteinlaß 11, einen Auslaß

12 für die Feinfraktion und einen Auslaß 13 für die Grobfraktion aufweist, wobei der Sichter an sich bekannter Konstruktion ist und beispielsweise einen .zylindrischen Teil 15 und einen sich anschließenden konisch ausgebildeten Teil 16 aufweist. Der Einlaß 11 kann an dem zylindrischen Teil 15 tangential angeordnet sein.

Die in dem Sichter auf das Teilchen einwirkende Zentrifugalkraft bewirkt, daß das Teilchen, für welches die Zentrifugalkraft größer ist als die Kraft, die auf Grund des Luftwiderstandes erzeugt wird, vom Gasstrom getrennt und zur Wandung geführt wird. Von hier aus gelangt es zum Auslaß 13. Teilchen, für die die Zentrifugalkraft niedriger als der Luftwiderstand ist, werden mit dem Gasstrom ausgetragen und gelangen zum Auslaß für die Feinfraktion. Der Grenzbereich zwischen diesen beiden Teilchenarten ist die Kornscheide.

Der Auslaß 13 ist mit einer Leitung 25 verbunden, die sich im Bereich der Verbindung mit dem Auslaß

13 etwas verringert; so daß dadurch ein leichter Ansaugeffekt geschaffen wkd, der dazu beiträgt, daß die Partikelchen aus dem Auslaß 13 herausgesaugt werden. Zusätzlich werden die vom Auslaß 13 in die Leitung 25 übergebenen Partikelchen mit dem in der Leitung 25 fließenden Gasstrom vermischt und durch diesen Gasstrom weitergetragen. Die Leitung 25 mündet bei 26 in eine Sichterstufe 27, während die Leitung 25 an ihrem anderen Ende den Feinfraktionsauslaß 28 einer Sichterstufe 29 bildet. Der Feinfraktionsauslaß" 30 der Sichterstufe 27 führt durch die Leitung 31 zur Einlaßseite 11 der Sichterstufe 10,

während der Grobfraktionsauslaß 32 der Sichterstufe 27 durch die Leitung 34 zum Einlaß 33 der Sichterstufe 29 führt, deren Grobfraktionsauslaß 35 in einen Vorratsbehälter 36 mündet.

Da Fehlkorn nie ganz zu vermeiden ist, wird durch das Hintereinanderschalten der Sichterstufen 10, 27 und 29 die Fehlkornmenge so weit herabgesetzt, daß von einer nahezu idealen Kornscheide gesprochen werden kann.

Der Feinfraktionsauslaß 12 der Sichterstufe 10 steht durch die Leitung 47 mit dem Einlaß 45 einer Sichterstufe 46 in Verbindung, deren Grobfraktionsauslaß 48 in die Leitung 31 mündet, während ein Feinfraktionsauslaß 49 durch die Leitung 52 zu einem Einlaß 50 einer Sichterstufe 51 führt, die mit ihrem Grobfraktionsauslaß 53 in die Leitung 47 mündet. Der Feinfraktionsauslaß 54 der Sichterstufe 51 führt dann zu einer Filtervorrichtung 55, in der das Gas von der Feinfraktion getrennt wird.

Durch die beschriebene Anordnung wird durch die Sichterstufen 46 und 51 die Kornscheide der Feinfraktion, die aus der Sichterstufe 10 austritt, verbes-) sert, während die Sichterstufen 29 und 27 die Kornscheide der Grobfraktion, die aus der Sichterstufe 10 austritt, verbessert.

Der aus der Filterstufe 55 austretende Gasstrom fließt durch die Leitung 57 und die Einlaßseite 38 zu einer Pumpvorrichtung 39, deren Auslaß bei 60 dargestellt ist. In die Leitung 57 können Kontrollventile 58 eingebaut sein.

Eine Druckmindervorrichtung 59 ist schematisch dargestellt und an die Leitung 57 angeschlossen. Diese Druckmindervorrichtung ermöglicht es, den Druck innerhalb des Leitungssystems auf einen gewünschten Wert zu verringern, wobei das gesamte System gegenüber der Atmosphäre abgedichtet ist.

Außerdem ist in der Zeichnung schematisch die Förderleitung 61 dargestellt, in der ebenfalls Ventile 62 eingebaut sein können. Bei 65 und 66 ist eine Misch- und Dosiervorrichtung angedeutet, durch die das zu sichtende Gut in die Leitung eingespeist wird.

Der Wert, um welchen der Druck innerhalb des Systems gegenüber der Atmosphäre verringert werden muß, hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, die je nach Bauart und Sichtgut unterschiedlich sind, wie beispielsweise die Eingangsgeschwindigkeit des Sichtgutes in dem Sichter, die Dichten der Gemischanteile, die Gasart, die Kornscheide usw. Der im Sichter wirksam werdende Luftwiderstand, der auftritt, wenn ein Teilchen relativ zum Gasstrom bewegt wird, tritt auf Grund des Kontaktes der Gasmoleküle an der Oberfläche des Teilchens auf. Wenn die mittlere freie Weglänge der Gasmoleküle die Größe der Teilchen erreicht oder übertrifft, geben nur relativ wenige Gasmoleküle ihre Trägheitskräfte an die Teilchen ab und schaffen so einen verringerten Luftwiderstand an den Teilchen. Da die mittlere freie Weglänge der Gasmoleküle steigt, wenn der Gasdruck verringert wird, verringert sich der Gaswiderstand an den Teilchen, wenn der Druck abgesenkt wird, dabei können sehr gute Kornscheiden, d. h. möglichst wenig Fehlkorn, erzielt werden.

Im nachfolgenden sollen zwei Ausführungsbeispiele gegeben werden:

Beispiel 1

Es wird ein Zyklon mit einem Durchmesser von ao 101,6 mm benutzt bei einem absoluten Druck von 25,3 Torr mit einer Gaseinlaßgeschwindigkeit von 15,24 m pro Sekunde. Die erzielte Trennschärfe beträgt 0,5 Mikron bei Teilchen, die eine spezifische Schwere von 2,70 besitzen.

Wird der gleiche Zyklon als Sichter bei Atmosphärendruck benutzt mit einer Gaseinlaßgeschwindigkeit von 15,24 m pro Sekunde, wird bei der gleichen Teilchenart nur eine Trennschärfe von 1,7 Mikron erreicht.

Um eine Kornscheide von 0,5 Mikron bei Atmosphärendruck zu schaffen, wäre eine Gaseinlaßgeschwindigkeit von 152,4 m pro Sekunde notwendig. Eine solche Geschwindigkeit ist wirtschaftlich nicht zu erzielen.

Beispiel 2

Es wird ein Umluftsichter mit einem Durchmesser von 30,5 cm eingesetzt, der mit einer Ventilatordrehzahl von 3600 U/min arbeitet bei einer Luftmenge von 68 m³ pro Stunde, wobei eine Trenngröße von 0,3 Mikron bei 12,70 Torr erreicht wurde. Eine Trenngröße von 2 Mikron würde bei Atmosphärendruck erreicht, wenn alle anderen Daten gleich blieben.

Um eine vergleichbare Kornscheide bei Atmosphärendruck zu erzielen, wäre eine Rotorgeschwindigkeit von 20 000 U/min nötig, so daß die Ventilatorschaufelenden fast Schallgeschwindigkeiten erreichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zentrifugalwindsichteranordnung mit einem Strömungserzeuger in einem geschlossenen Gaskreislauf und Mitteln zur Druckverminderung unter Atmosphärendruck, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Luftpumpe zur Drucksenkung in der Windsicheranordnung auf einen Wert, bei dem die Größe der mittleren freien Weglänge der Gasmoleküle etwa der Größe des Durchmessers eines Teilchens der Kornscheide entspricht.-

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Windsichter in an sich bekannter Weise kaskadenartig zusammengeschaltet sind, wobei die Feingutfraktion eines Sichters dem strömungsmäßig nachfolgenden Sichter und die Grobgutfraktion dem vorhergehenden Sichter zugeführt wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größenordnung des Unterdrucks in den Windsichten! etwa 20 Torr beträgt.