DE2702035C2

DE2702035C2 - Zerstäuberrad zum Zerstäuben von Aufschlämmungen stark verschleißend wirkender Materialien

Info

Publication number: DE2702035C2
Application number: DE2702035A
Authority: DE
Inventors: Klaus Erik Dipl.-Ing. Vedbaek Gude; Max Fowler Havndal Petersen; Orla Dipl.-Ing. Kopenhagen Straarup
Original assignee: Niro Atomizer AS
Current assignee: Niro Holding AS
Priority date: 1976-01-26
Filing date: 1977-01-19
Publication date: 1986-09-18
Also published as: FI58726B; DE2702035A1; CA1049919A; FI770231A; JPS5292162A; AU2161477A; SE7700767L; US4121770A; FI58726C; FR2339095A1; AU509430B2; SE433386B; FR2339095B1; GB1526381A; JPS5947829B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Zerstäuberrad zum Zerstäuben von Aufschlämmungen stark verschleißend wirkender Materialien, mit einem ringförmigen Innenraum, der nach oben von einem Deckel, nach radial außen von einer mit öffnungen versehenen Seitenwand sowie nach unten von einem mit einer Nabe auf einer Welle festgelegten Radboden begrenzt ist, wobei im Innenraum auf der Nabe ein im wesentlichen konischer, den Materialfluß radial nach außen ablenkender Leit-Rotationskörper angeordnet ist, der mit einer den Radboden abdekkenden, ringförmigen gesinterten Platte verbunden ist.

Aus der DE-OS 23 61 123 sind Laufräder dieser Art für die Anwendung beim Zerstäuben von Materialien, wie z. B. Zementrohschlamm oder Aufschlämmungen von Ton oder Erz, bekannt geworden. Durch Abdekkung des Radbodens mit einer ringförmigen Platte aus verschleißfestem, gesintertem Material, wie z. B. Aluminiumoxyd, Wolframcarbid oder Siliciumcarbid, deren Oberseite eine Fortsetzung der Außenseite des die Nabe umgebenden Rotationskörpers bildet, wird verhindert, daß das Rad durch die schleißende Wirkung des aufgeschlämmten Materials am Boden des schalenförmigen Raumes zerstört wird.

Bei den bekannten Zerstäuberrädern, bei welchen die äußere Peripherie der ringförmigen gesinterten Platte nicht bis an die Innenseite der Seitenwand des Rades heranreicht, hat sich gezeigt, daß, wenn das Rad in Betrieb ist, feste Partikel aus der Aufschlämmung in den Zwischenraum zwischen der Platte und der Innenseite der Seitenwand eindringen. Hierdurch wird die gesinterte Platte, die an der Nabe des Rades befestigt ist, schnell zwischen der Nabe und der Seitenwand fest eingespannt Da während der Rotation des Rades auf Grund der erheblichen Zentrifugalkräfte, die avif die Seitenwand des Rades einwirken, der Radboden an seiner Peripherie hinabgebogen wird, wird die zwischen der Nabe und der Peripherie des Rades fest eingespannte gesinterte Platte einer derartigen Beanspruchung ausgesetzt, daß sie dazu neigt, längs radialer Linien zu re^:3en. Die Tendenz zu reißen ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, daß das gesinterte Material, dessen Aufgabe es ist, einen zu schnellen Verschleiß des Rades zu verhindern, zwar hohe Druckbeanspruchungen aushalten kann, aber nur geringe Zugspannungen verträgt Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zer-

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auch bei längerer Betriebsdauer die Schutzplatte frei von Schaden durch Zug- oder Druckspannung bleibt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der ringförmigen gesinterten Platte und der Seitenwand eine Abdichtung und zwischen der Platte und dem Radbodenrin Spielraum vorgesehen sind, so daß eine Relativbewegung zwischen der Platte und dem Radboden keine Deformationsbeanspruchung der Platte ergibt

Es hat sich erwiesen, daß sich durch diese Maßnahme eine ganz erhebliche Verlängerung der Lebensdauer eines Zerstäuberrades der betreffenden erwähnten Art erzielen läßt.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Zerstäuberrades angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 ein in einer Sprühtrocknung: anlage installiertes Zerstäuberrad,

F i g. 2 und 3 axiale Schnittbilder einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zerstäuberrades, und zwar in unbelastetem Zustand bzw. mit einer angedeuteten Hinabbiegung des Radbodens,

Fig.4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig.2 und

F i g. 5 ein axiales Schnittbild einer weiteren Ausführungsform.

Fig. 1 der Zeichnung veranschaulicht eine Sprühtrocknungsanlage. An eine Zerstäubervorrichtung 1 wird eine Aufschlämmung eines stark schleißenden Materials geleitet und mittels eines Zerstäuberrades 2 zerstäuben, das oben in einer Trockenkammer 3 installiert ist, in die von unten her durch ein Rohr 4 ein Trockengas eingeleitet wird. Aus der Trockenkammer 3 wird das Trockengas durch ein Rohr 5 zu einem Zyklon 6 geleilet, während das sprühgetrocknete Produkt durch einen Trichter 7 im Boden der Trockenkammer 3 und ein an dessen Unterseite angeschlossenes Entnahmerohr 8, an welches auch ein von einer Ausschleusungsvorrichtung 9 am Boden des Zyklons 6 kommendes Verbindungsrohr angeschlossen ist, entnommen werden kann.

Wenn sich die Anlage in Betrieb befindet, rotiert das Zerstäuberrad 2 mit erheblicher Geschwindigkeit, und gleichzeitig wird der Boden des Rohres durch das durch das Rohr 4 eingeleitete Trockengas, das eine Temperatur von 1200—1400°C haben kann, einer Hitzebean-

spruchung ausgesetzt Hierdurch wird der Boden des Rades an seiner Peripherie hinabgebogen.

Bei bekannten Zerstäuberrädern dieser Art bewirkt diese Beanspruchung des Radbodens, daß die gesinterte Platte, die auf dem eigentlichen Radboden angebracht ist, um die Schleißwirkung des aufgeschlämmten Materials im schalenförmigen Raum des Rades aufzunehmen, auf Grund des bereits erwähnten Festspannen zwischen der Nabe und der Peripherie des Rades höheren Zugbeanspruchungen ausgesetzt wird, als das gesinterte Material vertragen kann, so daß die Platte bereits nach relativ kurzzeitigem Betrieb dazu neigt, längs radialer Linien zu reißen.

Diesem Problem wird durch ein Zerstäuberrad Abhilfe geschaffen, von dem eine Ausführungsform in F i g. 2 wiedergegeben ist Der hauptsächlich plane Boden 10 des Rades ist mit Hilfe einer zentralen Nabe 11 am Ende einer Welle 12 befestigt, deren freies Ende sich durch den Boden 10 hindurcherstreckt und auf das eine Mutter 13 aufgeschraubt ist An der Peripherie des Radbodens 10 ist mit Hilfe von Schrauben 14 die zylindrische Seitenwand 15 des Rades befestigt, in welcher im gezeigter. Beispiel zwei Reihen von Ausschleuderöfoiungen 16 bzw. 17 ausgebildet sind, die mit Buchsen 18 gefuttert sind, welche aus verschleißfestem, z. B. gesintertem, Material bestehen und in einer solchen Weise in Stahlbuchsen 19 eingesetzt sind, daß die verschleißfesten Buchsen 18 ein Stück in den schalenförmigen Innenraum des Rades hineinragen. An der Oberkante der zylindrischen Seitenwand 15 ist mit Hilfe von Schrauben 21 die ringförmige Deckplatte 20 des Rades befestigt die in der Mitte, d. h. um die Welle 12 herum, mit einer Öffnung für die Anbringung eines nur andeutungsweise veranschaulichten Trichters 22 zum Einleiten des zu verarbeitenden, aufgeschlämmten Materials in das Zerstäuberrad versehen ist.

Das die Nabe 11 umgebende R.adinnere bildet einen ringförmigen, schalenförmigen Raum, der auf der Innenseite von einem um die Welle 12 und den oberen Teil der Nabe 11 herum angebrachten, bei der gezeigten Ausführungsform hauptsächlich konischen Rotationskörper 23 und auf der Unterseite, um Verschleiß zu verhindern, von einer ringförmigen Platte 24 aus gesintertem Material, wie z. B. Aluminiumoxyd, Wolframcarbid oder Siliciumcarbid, abgegrenzt wird.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ist die ringförmige, gesinterte Bodenplatte 24 an der Peripherie des Rades festgespannt und wird im übrigen in einem Abstand vom Radboden 10 gehalten, und der konische Rotationskörper 23, mit welchem die gesinterte Platte 24 in der im folgenden beschriebenen Weise verbunden ist, ist axial verschieblich auf der Nabe 11 und der Welle 12 angebracht. Hierdurch kann die gesinterte Platte 24, wie in F i g. 3 gezeigt, der erwähnten Hinabbiegung des Bodens des Zerstäuberrades an der Peripherie folgen, ohne schädlichen Zugspannungen ausgesetzt zu werden, so daß die Bildung von Rissen in der gesinterten Platte vermieden wird.

Eine zusätzlich verbesserte Widerstandsfähigkeit der gesinterten Platte 24 gegen mechanische Spannungen kann durch eine solche Ausgestaltung der Platte erreicht werden, daß ihre Dicke in Richtung Radnabe zunimmt. Da die im Hinblick auf die Vermeidung mechanischer Spannungen theoretisch optimale Querschnittform eine hyperbelförmige Kontur sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite der gesinterten, Platte wäre, kann eine in der Praxis unter Berücksichtigung der Montageverhfeftnisse besonders günstige Ausgestaltung der gesinterten Platte 24 erreicht werden, wenn die dem Radboden 10 zugekehrte Unterseite der Platte 24 im wesentlichen plan und die Oberseite, die sich an die Außenseite des konischen Rotationskörpers 23 anschließt, hyperboloidförmig ist, so daß die Platte 24 zusammen mit dem konischen Rotationskörper 23 im schalenförmigen Raum eine ungebrochene, inwendige, trompetenförmige Begrenzungswand bildet
Bei der gezeigten Ausführungsform ist die gesinderte

ίο Platte 24 dadurch an der Peripherie des Rades festgespannt, daß sie in einen unten auf der Innenseite der zylindrischen Seitenwand 15 des Rades ausgebildeten Rezeß 25 eingeklemmt ist und zwar ruht die Platte 24 auf einer verhältnismäßig schmalen, ringförmigen Erhöhung 26 auf der Oberseite des Radbodens 10, und zwischen der Oberkante des Rezesses 25 und der gesinterten Platte 24 ist ein O-Ring 27 angebracht

Um zu vermeiden, daß in der gesinterten Platte 24 mechanische Spannungen auftreten, die durch eine thermische Ausdehnung des konischen Rotationskörpers 23 verursacht werden, welcher gewö'^T~lich aus Stahl besteht und deshalb einen anderen Ausdehnungskoeffizienten hat als das gesinterte Material, aus dem die Platte 24 gefertigt ist, kann zusätzlich die Verbindung zwisehen der gesinterten Platte 24 und dem koniscnen Rotationskörper 23 aus einer Befestigung in Form einer Verleimung 28 einer ringförmigen, mit der Nabe 11 des Rades koaxialen Verbindungsfläche 29 an der Bodenplatte 24 mit einer Auflagefläche 30 an einem um die Nabe 11 herum angebrachten Gewindering 31 mit Außengewinde bestehen, auf dem der konische Rotationskörper 23 festgeschraubt ist. Hierdurch wird erstens die Möglichkeit für ein bequemes Auswechseln des konischen Rotationskörpers 23 und somit für die Herstellung desselben aus einem billigeren Material als die gesinterten Teile des Rades, z. B., wie erwähnt, aus Stahl, erzielt. Da. wie aus F i g. 4 ersichtlich ist. in der Verleimung eine Anzahl von Löchern 32 in Achsrichtung des Rades vorgesehen ist, wird ferner sichergsstellt daß eine thermische Ausdehnung des konischen Rotationskörpers 23 rechtwinklig zur Achse des Rades von der V-„fIeimung aufgenommen wird und somit keine mechanischen Spannungen in der gesinterten Platte 2t ->.rjrsachen kann.

In Fig.5, in der dieselben Teile, wie die in Fig.2 gezeigten, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind, ist eine weitere Ausführungsform des Zerstäuberrades veranschaulicht. Die ringförmige gesinterte Platte, die hier mit 24' bezeichnet ist, ist bei dieser Ausführungsform an der Nabe des Rades festgespannt, und zwar ist sie mit einem nach innen gerichteten Kragen 33 ausgebildet, dessen Unterseite auf einem schulterförmigen Absatz 34 an der Nabp 11 über einem zwischenliegenden Dichtungsring 35 ruht, während dessen Oberseite die Auflage für die Unterseite des in diesem Fall mit 23' bezeichneten Rc ationskörpers bildet, weicher direkt auf das obere Ende der Nabe 11 aufgeschraubt ist, die zu diesem Zweck mit einem Außengewinde 37 versehen ist. Auch zwischen der Oberseite des Kragens 33 und der Unterseite des Rotationskörpers 23 ist ein Dichtungsring 36 angebracht.

An der äußeren Peripherie der Platte 24' ijt in eine umlaufende Nut auf der Innenseite def in diesem Fall mit 15' bezeichneten Seitenwand des Rades ein Dichtungsring 38 eingelegt, der verhindert, daß feste Partikeln aus der Aufschlämmung in den Zwischenraum zwischen der Seitenwand 15' und der Platte 24' eindringen, und gleichzeitig eine relative Bewegung zwischen der

Seitenwand 15' und der Platte 24' ermöglicht, die der Seitenwand gestattet, der Hinabbiegung des Radbodens 10 an dessen Peripherie zu folgen, so wie es in Fig.3 veranschaulicht ist, ohne daß dabei die an der Nabe festgespannte gesinterte Platte 24' einer sie deformierenden Beanspruchung ausgesetzt wird.

Die äußere Form der gesinterten Platte 24' kann auch in diesem Fall so gewählt sein, daß ihre dem Radboden 10 zugekehrte Unterseite im wesentlichen plan ist, während die Oberseite hyperboloidförmig ist und zusammen mit der Seitenfläche des konischen Rotationskörpers 23' im schalenförmigen Raum des Rades eine ungebrochene, inwendige, trompetenförmige Begrenzungswänd bildet.

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Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Zerstäuberrad zum Zerstäuben von Aufschlämmungen stark verschleißend wirkender Materialien, s mit einem ringförmigen Innenraum, der nach oben von einem Decke!, nach radial außen von einer mit Öffnungen versehenen Seitenwand sowie nach unten von einem mit einer Nabe auf einer Welle festgelegten Radboden begrenzt ist, wobei im Innenraum auf der Nabe ein im wesentlichen konischer, den Materialfluß radial nach außen ablenkender Leit-Rotationskörper angeordnet ist, der mit einer den Radboden abdeckenden, ringförmigen gesinterten Platte verbunden ist, dadurch ge kennzeich- ts net, daß zwischen der ringförmigen gesinterten Platte (24; 24') und der Seitenwand (i5) eine Abdichtung, und zwischen der Platte und dem Radboden (10) ein Spielraum vorgesehen sind, so daß eine Relativbewegung zwischen der Platte und dem Radboden keine Deiormationsbeanspruchung der Platte ergibt.

2. Zerstäuberrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige gesinterte Platte (24) in einer Aussparung (25) zwischen einer Schulter [25A) der Seitenwand (15) und dem Radboden (10) eingespannt und zusammen mit dem Leit-Rotationskörper (23) auf der Nabe (1 Ij axial verschiebbar ist.

3. Zerstäuberrad nach Anspruch 1, wobei die ringförmige gesinterte Platte an der Nabe des Radbodens festgespar>ni ist, dadurch gekennzeichnet, daß radial zwischen dem äußeren Umfang der Platte (24') und der Seitenwand (15') ein Dichtungsring (38) angebracht ist, der eine Relativbewegung zwischen der Seitenwand und der Platte zulaJt.

4. Zerstäuberrad nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige gesinterte Platte (24, 24') an der Oberseite hyperboloidförmig ausgebildet ist.