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Beschreibu nq
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Verfahren zum Dispergieren und pneumatischen Zuführen feinkörnigen
Gutes in die Sichtzone eines Windsichters Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Dispergieren und pneumatischen Zuführen feinkörnigen Gutes in die Sichtzone eines
Windsichters, bei dem das Gut pneumatisch beschleunigt und pneumatisch in die Sichtzone
mit der Sichtzoneneintrittsgeschwindigkeit eingebei der führt wird bzw.lein in die
Sichtzone führender pneumatischer Förderkanal für die Guteinspeisung vorgesehen
ist.
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Feinkörniges Gut mit größeren Anteilen von Partikeln unter 10 pitt,
vor allem unter 5 pm Durchmesser neigt zum Agglomerieren. Bei der Windsichtung besteht
dann die Gefahr, daß die Agglomerate in das Grobgut gelangen. Die Desagglomerierung
und Feinverteilung, d.h.
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Dispergierung des feinkörnigen Gutes ist also eine sehr wichtige Aufgabe.
Man versucht sie üblicherweise dadurch zu lösen, daß im Sichter, seien es ein Spiralwindsichter,
Querstromsichter, Umlenksichter oder auch ein anderer Windsichter größere Geschwindigkeiten
zwischen 50 und 100 m/s angewandt werden, in der Erwartung, daß das feine Gut durch
die turbulente Strömung im Sichter und gegebenenfalls auch durch die Bewegung längs
der Sichterwände, z.B. am Umfang eines Spiralsichters, desagglomeriert wird. Außerdem
ist bekannt, das Gut vor Eintritt in den Sichter in einem geraden Kanal pneumatisch
zu beschleunigen, wobei die Dispergierwirkung in der turbulenten Kanalströmung genutzt
wird. Die Art der Dispergierung reicht vielfach nicht aus, um spritz- und überkornfreie
Sichtungen zu gewährleisten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Dispergieren und Zuführen von feinkörnigem Gut zu schaffen, mit denen mit geringem
apparativem und Energie-Aufwand eine erheblich verbesserte und vervollständigte
Dispergierung und trennscharfe Sichtung sichergestellt werden kann. Diese Aufgabe
ist erfindungsgemäß durch das Verfahren und die Vorrichtung, wie sie in den Ansprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung angegeben sind, gelöst.
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Die Erfindung beruht darauf, daß das Gut auf eine hinreichend hohe
Geschwindigkeit beschleunigt und dann in einem Winkel von max. 900, vorzugsweise
150 bis 600, auf eine Aufprallfläche aufgeprallt wird und danach in einer pneumatischen
Förderstrecke auf die Sichtzoneneintrittsgeschwindigkeit gebracht wird. Die Desagglomerierwirkung
des Aufpralls ist wesentlich besser als die der turbulenten Gasströmung. Beispielsweise
erreicht man bei sehr feinkörnigem Kalkstein mit einer Aufprallgeschwindigkeit von
100 m/s und einem Aufprallwinkel von 300 oder größer eine vollständige Desagglomerierwirkung,
während in einem geradlinigen Kanal mit 200 m/s Luftgeschwindigkeit noch keine vollständige
Desagglomerierung erreicht wird. Im allgemeinen zeigt sich, daß im geradlinigen
Kanal etwa die 4-facheStrömungsgeschwindigkeit im Vergleich zur Aufprallgeschwindigkeit
des Gutes auf eine Aufprallfläche erforderlich ist, um die gleiche Desagglomerierwirkung
zu erreichen. Bei set festen Agglomeraten kann die vollsiändige Dispergierungerfindungsgemäß
auch dadurch erreicht werden, daß das pneumatisch beschleunigte Gut mit einer Aufprallgeschwindigkeit
von mindestens 40 m/s in einem Winkel von max. 900, vorzugsweise 150 bis 60P mehrmals
hintereinander aufprallt. In den meisten Fällen wird man mit einem einfachen Aufprall
mit 100 m/s Aufprallgeschwindigkeit auskommen. Reicht dieser zur vollständigen Desagglomerierung
nicht aus, so ist entweder eine Erhöhung der Aufprallgeschwindigkeit oder ein mehrfacher
Aufprall mit beispielsweise 100 m/s Aufprallgeschwindigkeit erfolgreich. Je größer
der Aufprallwinkel ist, desto größer ist die Gefahr, daß beim Aufprall sich wieder
ein Ansatz bildet. Deshalb ist ein Aufprallwinkel von 900 weniger zweckmäßig. Man
erreicht etwa die gleiche Dispergierwirkung
auch mit kleinerem Aufprallwinkel.
Besonders zweckmäßig ist ein Aufprallwinkel von 300. Hierbei bilden sich auch bei
sehr feinkörnigem Gut keine Ansätze. Dagegen ist der Aufpralleffekt hinreichend
zur vollständigen Desagglomerierung.
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Nach dem Aufprall besteht die Gefahr der erneuten Agglomeration.
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Sie ist besonders groß, wenn die Partikel sich bei der Förderung und
dem Aufprall elektrostatisch aufladen, was bei vielen Stoffen der Fall ist. Erfindungsgemäß
wird deshalb die Windsichtung möglichst unmittelbar an die Aufpralldispergierung
angeschlossen. Soweit das Gut mit einer bestimmten Eintrittsgeschwindigkeit in die
Sichtzone eintreten muß, z.B. in einem Querstrom- oder Strahlumlenkwindsichter,
wird das Gut zwischen der letzten Aufprallstelle und dem Eintritt in die Sichtzone
pneumatisch auf die Sichtzoneneintrittsgeschwindigkeit eingestellt. Die Sichtzoneneintrittsgeschwindigkeit
kann größer, gleich oder kleiner als die Aufprallgeschwindigkeit sein. Beispielsweise
kann es zweckmäßig sein, mit 200 m/s Aufprallgeschwindigkeit zu dispergieren und
mit 100 m/s Sichtzoneneintrittsgeschwindigkeit in einem SbShlumlenkwindsichter zu-sichten.
In diesem Fall muß nach dem letzten Aufprall eine kurze pneumatische Förderstrecke
vor dem Eintritt in die Sichtzone eingeschaltet werden. In dieserFörderstrecke wird
das Gut auf die Sichtzoneneintrittsgeschwindigkeit verzögert.
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Eine solche Anordnung bringt auch sichttechnische Vorteile, weil das
feine Gut schneller verzögert wird als das grobe Gut, so daß bei entsprechend kurzer
Länge der Förderstrecke das grobe Gut mit höhrerer Geschwindigkeit in die Sichtzone
eintritt als das feine Gut. Dies ermöglicht sowohl bei der Querstromwindsichtung
als auch der. Strahlumlenkwindsichtung eine schärfere Sichtung.
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Soweit eine hohe Aufprallgeschwindigkeit zur Dispergierung nicht erforderlich
ist, dagegen für die Sichtung höhere Sichtereintrittsgeschwindigkeiten zweckmäßig
sind, wird zwischen dem letzten Aufprall und dem Eintritt in die Sichtzone eine
Förderstrecke eingeschaltet, inder das Gut auf die Sichtzoneneintrittsgeschwindigkeit
beschleunigt wird. In viren Fällen ist es zweckmäßig,- die Aufprallgeschwindigkeit
des letzten Aufpralls und die Sichtzoneneintrittsgeschwindigkeit glei
groß
zu wählen. Beispielsweise erreicht man im Strahlumlenkwindsichter bei 100 m/s Aufprall-
und Sichtzoneneintrittsgeschwindigkeit eine gute Dispergierung bei scharfen Trennungen
mit Trenngrenzen zwischen 2 und 4 pm.
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Bei vielen Anwendungen wird man die gesamte Gasmenge, die zur Einführung
des Sichtgutes in die Sichtzone erforderlich ist, auch zur vorherigen Beschleunigung
und Aufpralldispergierung benutzen. Dies gilt meistens für Sichter wie Querstromwindsichter
und Strahlumlenkwindsichter, bei denen der Hauptteil der Sichtluft getrennt vom
Gut zugeführt wird. Bei Spiralwindsichtern kann es zweckmäßig sein, das Gut in der
außen zugeführten gesamten Sichtströmung zu dispergieren.
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In Fällen, in denen das Gut mit einer größeren Luftmenge in die Sichtzone
eingeführt wird, als sie zur erfindungsgemäßen Dispergierung erforderlich ist, wird
zweckmäßig nur ein Teil der zum Einführen des Gutes in die Sichtzone dienenden Gasmenge
für die vorgeschaltete Aufpralldispergierung verwendet.
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Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Dispergier- und Zuführeinrichtung
sind anhand schematischer Zeichnungen näh-er erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Dispergiervorrichtung mit einer einzigen Aufprallplatte
und anschließender Zuführung in einen Strahlumlenkwindsichter.
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Fig. 2 eine Dispergiervorrichtung mit einer Aufprallplatte und anschließender
Einführung in einen Querstromwindsichter.
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Fig. 3 eine Dispergiervorrichtung mit zwei Aufprallplatten und einer
anschließenden Einführung in einen Spiralwindsichter.
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Fig. 4 eine Dispergiervorrichtung mit einer Aufprallplatte, die innerhalb
eines Kanals für die Gut- und Luftzuführung in einen Spiralwindsichter angebracht
ist.
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Fig. 5 eine Dispergiervorrichtung mit einer Aufprallplatte und getrennter
Luftzuführung, die für die Einführung in verschiedene Windsichter anwendbar ist.
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In allen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein
abgewinkelter pneumatischer Förderkanal 1 vorgesehen, dessen SXanalabschnitte mit
1a, 1b und 1c bezeichnet sind, wenn drei Kanalabschnitte und zwei Aufprallplatten
2a und 2b vorgesehen sind (Fig. 3). Die Kanalabschnitte sind mit 1a und 1c bezeichnet,
wenn zwei Kanalabschnitte und eine Aufprallplatte 2a vorhanden sind (Fig. 1,2,4
u. 5).
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Ausführungsbeispiele mit mehr als zwei Aufprallplatten sind nicht
dargestellt. Sie lassen sich in sinngemäßer Erweiterung der gezeigten Beispiele
gestalten. Dabei kann die Abwinkelung der Förderstrekke auch in wechselnder Richtung
erfolgen, so daß eine Zickzackform de Förderstrecke entsteht.
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Bei den Ausführungen nach Fig. 1 wird die Luft in den Kanalabschnitt
la durch eine Lufteinlaßöffnung 3 eingesaugt. Das Gut wird dort gleichfalls zugegeben,
wobei eine beliebige Dosiervorrichtung vorgeschaltet sein kann. Das Gut wird in
dem Kanalabschnitt la pneumatisch auf die Aufprallgeschwindigkeit beschleunigt,
mit der es auf die vorzugsweise ebene Aufprallfläche der zum zuführenden Rohrabschnitt
la gewandten Aufprallplatte 2a aufprallt. Diese Aufprallplatte 2a wird zweckmäßig
auswechselbar vorgesehen. Als Material der Aufprallplatte eignet sich bei nichtverschleißenden
Gütern irgendein glatter metallischer Stoff. Bei verschleißenden Güternist entweder
ein hartes Material, z.B. Hartmetall oder Hartguß, vorzusehen. In manchen Fällen
bewährt sich auch gimmiealstisches Material z.B.
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Silikonkautschuk. Bei sehr weichem Gut könnte auch ein PTFE-Werkstoff
infrage kommen. Zur Vermeidung von Ansatzbildung auf der Aufprallfläche ist deren
Oberfläche zweckmäßig möglichst glatt auszuführen. Der Aufprallwinkel g ist in Fig.
1 etwa 300 gewählt. Nach dem Aufprall ist eine kurze Förderstrecke im Kanalabschnitt
1c mit konstanter Luftgeschwindigkeit eingeschaltet, in der sich bis zur Eintrittsstelle
4 in die Sichtzone 5 eine gleichmäßige Gutgeschwindigkeit einstellt. Sie ist bei
feinkörnigem Gut nicht wesentlich von der Luftgeschwindigkeit an der Eintrittsstelle
4 verschieden.
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Bei derAusführungsform nach Fig. 1 tritt das Gut an der Eintrittsstelle
4 in die Sichtzone 5 eines Strahlumlenkwindsichters ein und wird in diesem in verschiedene
Fraktionen aufgefächert und in Abzugkanäle
6a bis 6d abgezogen.
Wenn die erfindungsgemäße Dispergierung nicht vorgeschaltet ist, besteht bei sehr
feinkörnigem Gut die Gefahr daß Agglomerate aus den feinsten Partikeln, die dispergiert
in den Abzugkanal 6a gelangen müßten, in der Sichtzone nicht aufgelöst werden und
dann in die Abzugkanäle 6b bis 6d eintreten.
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Fig. 2 zeigt für die Guteinführung an der Lufteinlaßöffnung 3 einen
Injektor, in den die Luft durch ein Rohr 7 unter Druck zugeleitet und das Gut seitlich
durch eine Öffnung 8 durch die Injektorwirkung angesaugt wird. Die Gutdosierung
kann wiederum auf beliebige Weise vorgenommen werden. Das im Kanalabschnitt 1a auf
die Aufprallgeschwin digkeit beschleunigte Gut prallt auf die Aufprallfläche der
Aufprallplatte 2a auf und wird anschließend im Kanalabschnitt 1c auf die Geschwindigkeit
eingestellt, mit der es an der Eintrittsstelle 4 in die Sichtzone 5 eines Querstromwindsichters
eintritt. Es ist hier der Fall dargestellt, bei dem die Sichtzoneneintrittsgeschwindigkeit
kleiner ist als die Aufprallgeschwindigkeit auf die Prallplatte 2a.
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Der Kanalabschnitt 1c ist allmählich erweitert. Dabei verringern sich
Luftgeschwindigkeit und Gutgeschwindigkeit. Die feinen Partikel folge praktisch
der Luftströmung. Die gröberen Partikel behalten eine etwa größere Geschwindigkeit
bei. Dieses ist für die nachgeschaltete Querstromwindsichtung von Vorteil. Es würde
gleichfalls von Vorteil sein, wenn anstelle der Querstromwindsichtung eine Strahlumlenkwindsichtung
nachgeschaltet würde, was gleichfalls möglich ist.
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Fig. 3 zeigt eine Dispergiervorrichtung mit zweifachem Aufprall für
einen Windsichter. Dabei kann Saugbetrieb oder Druckbetrieb mit Injektoreinführung
des Gutes vorgesehen werden. Der Saugbetrieb ist dargestellt. Das Gut wird durch
die Lufteinlaßöffnung 3 des Kanalabschnitts 1a in die Luftströmung eindosiert, wird
in diesem beschleunigt, prallt dann auf die Aufprallfläche der Aufprallplatte 2a
unter etwa 300 auf, wird dann im Kanalabschnitt ib erneut beschleunigi und prallt
zum zweiten Mal, diesmal auf die Aufprallfäche der Aufpral platte 2b, ebenfalls
unter etwa 300 auf. Anschließend wird das Gut im Kanalabschnitt 1c auf die Eirtrittsgeschwindigkeit
an der EiSrittsstelle
4 indie Sichtzone 5 eines Spiralwindsichters
eingestellt.
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Die Sichtzoneneintrittsgeschwindigkeit ist hier höher als die Aufprallgeschwindigkeit.
Der Kanalabschnitt 1c verengt sich zur Beschleunigung von Luft und Gut. Beispielsweise
können als Sichtzoneneintrittsgeschwindigkeit 100 m/s und als Aufprallgeschwindigkeit
50 m/s gewählt werden.
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Fig. 4 zeigt eine andere Ausbildung der Dispergierung und Guteinführung
in die Sichtzone 5 eines Spiralwindsichters. Der Kanalabschnitt la mündet etwa in
der Mitte des letzten, in die Sichtzone 5 mündenden Kanalabschnitts 1c für die Sichtluft.
Am Austritt des Kanalbschnitts 1a ist die Prallplatte 2a angeordnet, auf die das
beschleunigte Gut unter einem Winkel von etwa 300 aufprallt. Das Gut wird nach dem
Aufprall in dem Kanalabschnitt 1c auf die Eintritts geschwindigkeit in die Sichtzone
an der Eintrittsstelle 4 eingestellt Fig. 5 zeigt eine weitere Modifikation. Die
Einführung des Gutes in die Sichtzone eines bekigen, hier nicht dargestellten Windsichters
erfolgt mit einem Luftstrom an der Eintrittsstelle 4. Der Luftstrom ist größer als
zur Dispergierung des Gutes erforderlich. Folglich dient nur ein Teilluftstrom,
der durch den Kanalabschnitt 1a strömt, zur Beschleunigung des Gutes, das dann auf
die Aufprallfläche der Aufprallplatte 2a aufgeprallt und anschließend im Kanalabschnitt
1c auf die Sicht- und Eintrittsgeschwindigkeit eingestellt, z.B. beschleunigt wird.
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Bei manchen'Gütern ist es möglich, daß sich bei langer Betriebszeit
ein fester Ansatz auf den Aufprallflächen bildet, der durch die Strömung nicht beseitigt
wird. Erfindungsgemäß sind dann mechanische Abstreifvorrichtungen vorzusehen, mit
denen die Ansätze entweder kontinuierlich oder periodisch abgelöst werden.
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Die verschiedenen Variablen, nämlich Aufprallgeschwindigkeit, Sichtzoneneintrittsgeschwindigkeit,
Anzahl der Aufprallstellen, Aufprallwinkel und die Aufteilung der Luftmengen auf
die Gutbeschleunigung vor dem Aufprall und für den Eintritt in die Sichtzone sich
auch in
anderer Weise als in den Figuren dargestellt wählbar und
beliebig kombinierbar.
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Bei hohen Aufprallgeschwindigkeiten kann ein Zerkleinerungseffekt
auftreten. Dieser kann bei der Anwendung erwünscht sein und gegebenenfalls die Vorschaltung
einer besonderen Mühle ersetzen.Auch für ein solches mit Zerkleinerungswirkung verbundenes
Dispergierverfahren und die entsprechende trrichtung ist Schutz beansprucht.
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Sie wird vor allem bei Aufprallgeschwindigkeiten über 100 m/s, gegebenenfalls
bei Aufprallgeschwindigkeiten der Größenordnung 300 m/s und mehr verwirklicht.
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Ansprüche