DE2710543C2 - - Google Patents
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- B07B7/08—Selective separation of solid materials carried by, or dispersed in, gas currents using centrifugal force
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- B07B7/0865—Selective separation of solid materials carried by, or dispersed in, gas currents using centrifugal force generated by the winding course of the gas stream using the coanda effect of the moving gas stream
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Description
Die Erfindung betrifft eine Fortentwicklung eines Verfahrens
und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur
kontinuierlichen Fliehkraftklassierung eines stetigen Stroms von
körnigem Gut in wenigstens eine Grobgutfraktion und wenigstens
eine Feingutfraktion in einer umgelenkten Strömung entweder in
einem gasförmigen Strömungsmittel bei Trenngrenzen zwischen
etwa 1 µm und 100 µm und einem Massenstromverhältnis des zugeführten
Gutstroms zum Klassiergasstrom bis zu größenordnungsmäßig
10 oder in einem flüssigen Strömungsmittel bei Trenngrenzen
zwischen etwa 10 µm und 1 mm, wie sie Gegenstand des
älteren Patents 25 38 190 sind. Die auf die radiale
Dickenerstreckung der Klassierströmung bezogene Reynolds-Zahl
Re kann ca. 2000 bis über 1 000 000 betragen.
Die Reynolds-Zahl ist definiert als:
Re = v · d/ ν
mit
vder Geschwindigkeit des Strömungsmittels, νder kinematischen Zähigkeit des Strömungsmittels und dder radialen Dickenerstreckung der umgelenkten Strömung.
vder Geschwindigkeit des Strömungsmittels, νder kinematischen Zähigkeit des Strömungsmittels und dder radialen Dickenerstreckung der umgelenkten Strömung.
Es sind Klassierverfahren und -vorrichtungen bekannt, bei denen
die Trennung in einer durch Wände umgelenkten Strömung erfolgt.
Der bekannteste und verbreitetste Anwendungsfall, der auch zum
Abscheiden von einem Strömungsmittelstrom gleichmäßig verteilt
enthaltenen Gut angewandt wird, ist die Umlenksichtung in
einem Umlenk- oder sogenannten Jalousie-Sichter. Derartige
Jalousie-Sichter werden z. B. in Oval-Strahlmühlen angewandt.
Eine andere Ausführungsform eines Jalousie-Sichters ist in der
US-Patentschrift 30 06 470 beschrieben. Bei Jalousie-Sichtern
strömt das mit dem zu sichtenden Gut gleichmäßig beladene
Strömungsmittel in einem meist geradlinigen Kanal. Aus diesem
wird ein Teil des Strömungsmittels durch eine seitlich angebrachte
Jalousie mit einer größeren Zahl von parallelen Jalousie-
Lamellen, die zwischen sich parallele Abströmungskanäle bilden,
scharf umgelenkt und abgeführt. Das umgelenkte Strömungsmittel
nimmt das Feingut mit, während das Grobgut in dem geradlinig
abströmenden Strömungsmittel verbleibt. Die Jalousie-Lamellen
sind an ihrer Vorderkante verhältnismäßig scharfkantig. Die
Umlenkung der Strömung erfolgt also um relativ scharfe Kanten,
deren Krümmungsradius sehr klein im Verhältnis zu den Abmessungen
des geradlinigen Kanals und zur gesamten Jalousielänge in Strömungsrichtung
ist. Das zu sichtende Gut ist mehr oder weniger
gleichmäßig im Zuströmkanal verteilt. Durch diese Merkmale der
Umlenksichtung in einem Jalousie-Sichter ist die Trennschärfe
bei Sichtungen unterhalb
100 µm und höheren Gutbeladungen vergleichsweise gering.
Die sehr scharfe Umlenkung erfordert außerdem einen hohen Druckabfall
und damit einen hohen Energiebedarf. Die umgelenkte Strömung
eines Jalousie-Sichters ist eine gekrümmte nicht parallele
Strömung, die sich an den scharfen Umlenkkanten ablöst. In ihr
bewegen sich gleiche Gutpartikel auf Grund der auf sie ausgeübten
Fliehkräfte je nach der Ausgangslage auf verschiedenen Bewegungsbahnen.
Die Klassierung in nicht durch Umlenkwände oder an Wänden geführten
gekrümmten Strömungen ist ebenfalls bekannt
und erfolgt beispielsweise in sogenannten
Spiralwindsichtern mit einem im Querschnitt kreisförmigen Sichtergehäuse,
in der eine rotationssymmetrische, von außen nach
innen spiralig verlaufende Strömung aufrechterhalten wird. Sie ist
daher mit der Umlenksichtung nicht vergleichbar. Bei der Spiralwindsichtung
bewegt sich in der gekrümmten Spiralströmung das
Feingut von außen nach innen, während sich das Grobgut relativ
zur gekrümmten Strömung von innen nach außen zur äußeren Wand
des Sichtergehäuses bewegt, von der es ausgetragen wird. Die
Spiralströmung eignet sich zwar zur Feinsichtung und wird hierzu sehr verbreitet angewendet, hat aber den
prinzipiellen Nachteil, daß Gutpartikel, deren Größe der
Trenngrenze entspricht oder naheliegt, aufgrund der Gleichgewichtsbedingungen
zwischen Fliehkraft nach außen und Mitnahmekraft
nach innen sich im Sichtraum anreichern und aufgrund des Konzentrationsgefälles
diffus unter Herabsetzung der Trennschärfe
zum Teil mit dem Grobgut und zum Teil mit dem Feingut ausgetragen
werden. Da die mit dem Feingut beladene Sichtströmung axial aus
dem Sichtraum austritt, sind die axiale Sichtraumbreite und die
Durchsatzmenge begrenzt.
Jalousie-Sichter und Spiralwindsichter haben gemeinsam den Nachteil,
daß die Trennung nur in zwei Fraktionen erfolgt.
Von der Umlenksichtung ist auch die Querstromsichtung zu unterscheiden,
wie sie aus dem britischen Patent 10 88 599 und dem
hierzu korrespondierenden US-Patent 33 11 234 sowie aus dem britischen
Patent 11 94 213, dem hierzu korrespondierenden US-Patent
35 20 407 und kanadischen Patent 8 34 558 des Anmelders bekannt ist,
bei der das Gut mit einer bestimmten Anfangsgeschwindigkeit in
eine quer- oder nahezu entgegengesetzt verlaufende Strömung eingeführt
wird, durch die das Grobgut hindurchfliegt. Dagegen
werden die Feingutpartikel in der Strömung abgebremst und in sie
umgelenkt, wobei einerseits die Bremsstrecke und andererseits die
Beschleunigungsstrecke in der Strömungsrichtung von der Partikelgröße
abhängen. Dadurch ergeben sich unterschiedliche Partikeltrajektorien.
Solche Sichter eignen sicht nicht für Feinsttrennungen.
Dies erkennt man bereits daran, daß die Bremsstrecke einer
Gutpartikel um 10 µm Durchmesser
und einer Dichte von 1 g/cm³ in ruhender Luft bei 30 m/sec
Anfangsgeschwindigkeit nur 5 mm beträgt. Solche Querstrom- und
Gegenstromklassierer sind keine Fliehkraftklassierer, in denen die
im Strömungsmittel suspendierten Gutpartikel durch die Strömungskrümmung
einer Fliehkraft unterliegen. Vielmehr werden die Partikel
nur aufgrund ihrer von der Strömung abweichenden Eintrittsgeschwindigkeit
in der Strömung je nach ihrer Größe mehr oder
minder stark abgelenkt.
Der in den Patentansprüchen gekennzeichneten Erfindung liegt die
Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen
Fliehkraftklassierung in einer umgelenkten Strömung,
wie sie Gegenstand der älteren Anmeldung DE-PS 25 38 190 sind,
anzugeben, mit welchen in einem weiten Trenngrenzenbereich, insbes.
bei extrem feinen Trenngrenzen unter etwa 10 µm bei vergleichbar
hohen Mengenleistungen, aber auch bei niedrigen Mengenleistungen,
noch trennscharfe Klassierungen möglich sind.
Außerdem sollen Klassierungen erzielt werden können, bei denen
im Feingut praktisch keine Grobgutpartikel oberhalb einer bestimmten
Partikelgröße und im Grobgut keine größeren Feingutmengen
unterhalb einer bestimmten Partikelgröße auftreten.
In der Technik sind die Anforderungen an die Trennschärfe einer
Klassierung sehr unterschiedlich. So soll bei der Kombination
einer Sichtung mit einer Mahlung das Grobgut möglichst frei von
Feingut sein. Die Freiheit des Feingutes von groben Teilchen ist
demgegenüber, z. B. bei einer Mahlung in Verbindung mit einer
Sichtung von Zement von untergeordneter Bedeutung. Andererseits
werden Aufgabenstellungen im Bereich der Feinstsichtungen, z. B.
bei Füllstoffen und Tonern, immer bedeutsamer, die eine extreme
Freiheit des Feingutes von Grobgutpartikeln bei sehr niedrigen
Korngrößen, z. B. bei 10 µm oder darunter, verlangen. Die Trenngrenzen
müssen dann wesentlich niedriger liegen. Diese Aufgaben
sind mit den bekannten Sichtern nicht oder nur bei geringen Gutaufnahmemengen,
d. h. bei Mengen in der Größenordnung von 100 kg/h
oder weniger, erfüllbar.
Keine Klassierung ist absolut trennscharf. Bezeichnet man die
Partikelgröße, die zu 50% in das Grobgut und zu 50% in das
Feingut gelangt, als Trenngrenze d₅₀ (cut size) und entsprechend
die zu 10%, 25%, 75%, 90% etc. in das Grobgut gelangende
Partikelgröße mit d₁₀, d₂₅, d₇₅, d₉₀ etc., so ist eine sehr
trennscharfe Klassierung durch das Trennschärfenmaß
gekennzeichnet. Viele technische Klassierungen im Gegensatz
zur Klassierung zur Analyse der Korngrößenverteilung
weisen nur Trennschärfemaße unter 0,5 auf. Das Trennschärfenmaß
ist aber nach dem oben gesagten nicht ausreichend zur
Charakterisierung der Güte einer Klassierung. Soll das Feingut
frei von gröberen Partikeln sein, so sind die Partikelgrößen d₉₉,
d 99,9, d₁₀₀ maßgeblich. Sie sind praktisch nur bei einer bestimmten
Probemenge meßbar, z. B. mit einer Naßsiebung bzw. Mikrosiebung
einer 10-g-Probe. Die nachstehende Tabelle gibt charakteristische
mittlere Werte der Verhältnisse der Partikelgrößen
d₉₀ : d₅₀ für eine Klassierung mit hoher Trennschärfe ( = 0,8)
und eine mit mittlerer Trennschärfe ( = 0,5) an:
Die Forderung ein bestimmtes d₁₀₀ zu erreichen, ist wesentlich
schärfer als z. B. d 99,9 oder d 99,99, denn bei jedem Strömungsklassierverfahren
ist es erfahrungsgemäß oft außerordentlich
schwierig, zu erreichen, daß keinerlei "Überkorn" (oversize)
über einer bestimmten Korngröße in das Feingut gelangt, so daß
auch bei trennscharfen Feinstsichtungen d₁₀₀/d₅₀ oft über 4 liegt.
Die Werte d₂₅, d₁₀, d₅ etc. werden bei vielen technischen Klassierungen,
insbesondere bei hohen Gutbeladungen überhaupt nicht
erreicht, weil z. B. von allen Partikelgrößen unter d₅₀ mehr als
25% in das Grobgut gelangen.
Für mittelfeine Trenngrenzen beträgt der innere Umlenkwinkel
wenigstens 60° und für sehr feine Trenngrenzen wenigstens 90°.
Im allgemeinen wird er zwischen 90 und 180° liegen. Die Geschwindigkeitskomponente
des in die Sichtströmung eintretenden
Gutstroms bei gasförmigem Strömungsmittel ist vorzugsweise
etwa so groß wie die Geschwindigkeit der Klassierströmung an der
Einführungsstelle. Das Radienverhältnis von äußerer zu innerer
Krümmung der in der Klassierzone an der Umlenkwand umgelenkten
Strömung, die strömungstechnisch als umgelenkter Wandstrahl zu
bezeichnen wäre, beträgt vorzugsweise etwa 3 : 1 bis 2 : 1.
Der Krümmungsradius der inneren Umlenkwand des Strömungskanals
sollte wenigstens 1 cm betragen. Es kann zweckmäßig sein, ihn in Strömungsrichtung
abnehmen zu lassen. Die Geschwindigkeit der Klassierströmung
kann bei gasförmigem Strömungsmittel zwischen 10 m/sec
und 300 m/sec je nach Trenngrenze eingestellt werden. Die Zuführung
des Gutstroms in die Klassierströmung kann mechanisch
oder vorzugsweise mit einem Trägermittelstrom, in dem die Teilchen
suspendiert sind, erfolgen. Die Klassierung erfolgt im Bereich
der Strömungsumlenkung durch die innere Umlenkwand. Die Strömung
bzw. der Strömungskanal können in Strömungsrichtung vor
und hinter der Umlenkwand bzw. der Grobgutaustrittsöffnung radial
quer zur Strömungsrichtung in mehrere Zu- und Abströmkanäle
unterteilt sein.
Ein wesentlicher Erfindungsgedanke ist die Ausnutzung des sogenannten
Coandaeffekts für die Klassierströmung, der bei einer
Umlenkung an einer gekrümmten Umlenkwand bzw. bei einem gekrümmten
Wandstrahl auftritt. Die Sicht- bzw. Klassierströmung ist also
eine umgelenkte gekrümmte Strömung, die innen an einer Umlenkwand
anliegt und außen nicht von einer Wand geführt wird, sondern
eine freie Strahlgrenze besitzt, die an eine äußere Strömung angrenzt.
Die in diesem umgelenkten Wandstrahl auftretenden Fliehkräfte
werden zur Trennung der Gutpartikel benutzt, während die
freie äußere Strömungsgrenze den Austritt des Grobguts aus der Klassierströmung
erlaubt.
Die systematische Nutzung eines solchen umgelenkten Wandstrahls, insbes.
zur Klassierung, verlangt, insbesondere bei höheren Gutbeladungen,
(hohe Gutmenge je Strömungsmittelmenge) und großen Anforderungen
an die Trennschärfe und Feinheit der Trenngrenze, eine Reihe von
geometrischen, strömungstechnischen und die Gutbewegungen betreffenden
Merkmale, die die Erfindung eindeutig vom Stand der Technik
abgrenzen. Trennscharfe Feinstsichtungen bei Trenngrenzen
zwischen 1 und 20 µm sind dadurch außerordentlich erschwert, daß
die feinen Gutpartikel den turbulenten Schwankungsbewegungen der
Strömung und jeder Strömungsstörung folgen. Die Strörungen werden
vielfach durch das Gut selbst verursacht bzw. verstärkt. Deshalb
sind weder die Strömungsbedingungen gutfreier Strömungen noch die
der Grobsichtungen auf Feinstsichtungen übertragbar.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es sowohl möglich, sehr
feine Sichtungen bis herab zu Trenngrenzen der Größenordnung 1 µm
bei extremen Anforderungen an die Freiheit von Grobgutpartikeln
im Feingut und vergleichsweise großen Mengeleistungen zu erzielen
als auch, bei noch wesentlich gesteigerter Mengenleistung und
etwas geringeren Anforderungen an die Freiheit des Feinguts von
Grobgut, scharfe Trennungen mit feingutfreiem Grobgut zu verwirklichen.
Sie bietet den bei zahlreichen Aufgabenstellungen sehr
günstigen Vorteil, daß in einem einzigen Durchgang mehrere Fraktionen
scharf voneinander getrennt werden können.
Die Erfindung läßt sich bei gasförmigem und flüssigem Strömungsmittel
verwirklichen. Sie ist eine Klassierung in einer umgelenkten
Strömung bei auf die radiale Dickenerstreckung der Sichtströmung
bezogenen Reynolds-Zahlen von 2000 bis über 1 000 000, also
außerhalb des laminaren Bereichs. Ihr Hauptanwendungsgebiet dürfte
bei der Sichtung, d. h. bei Klassierungen in gasförmigen Strömungsmitteln,
insbesondere Luft, und bei Naßklassierungen z. B. in der Erzaufbereitung
liegen. Ein Anwendungsbereich sind auch kontinuierliche
Klassierungen kleiner Mengen zur on-line-Messung und Regelung von
Mahlanlagen.
Bei der erfindungsgemäßen, erstmals gezielt zur Klassierung angewandten
Umlenkung einer Klassierströmung an einer nicht zu scharf
gekrümmten Umlenkwand unter Ausnützung des Coanda-Effekts legt
sich die Strömung aufgrund des sich ausbildenden Unterdrucks an
der Wand an und wird daher umgelenkt. Eine Strahlumlenkung ist
an sich bekannt und läßt sich z. B. beobachten, wenn man einen
Finger seitlich an einen Wasserstrahl heranführt. Allerdings erfolgt
eine Umlenkung nicht ohne weiteres um einen beliebig großen
Winkel, weil der Unterdruck an der Wandgrenzschicht abgebaut wird.
Dadurch löst sich die Strömung von der Wand wieder ab. Ist die
Strömung nun mit Gutpartikeln beladen, so bewegt sich dieses Gut
infolge der Fliehkraft in der Strömung nach außen und übt eine
zusätzlich radial nach außen gerichtete Kraft auf die Strömung
aus. Dadurch wird die Ablösungsneigung noch erhöht. Für feine
Trenngrenzen ist es andererseits notwendig, eine Umlenkung um
einen möglichst großen Umlenkwinkel bei einer parallel zur gekrümmten
Umlenkwand verlaufenden Strömung zu erreichen. Dies
wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der äußere Umlenkwinkel
( α a , s. Fig. 1 und 3), längs dessen die Klassierströmung
ohne Wandberührung an die äußere, zur Abführung des Grobguts
dienende Strömung angrenzt, kleiner ist als der innere Umlenkwinkel
( a i , s. Fig. 1 und 3) an der gekrümmten inneren Umlenkwand.
Der äußere Umlenkwinkel liegt im allgemeinen innerhalb
der Grenzen des inneren Umlenkwinkels. Die Klassierströmung wird
vor und hinter ihrer freien äußeren Strömungsgrenze, durch die
das Grobgut aus ihr austritt, weitmöglichst geführt. Nur bei
kleiner Strahlumlenkung können innere und äußere Umlenkwinkel
auch gleich sein, ohne daß die Trennung wesentlich beeinträchtigt
wird, jedoch empfiehlt sich auch hier, den äußeren Umlenkwinkel
kleiner zu wählen.
Ein wichtiges Erfindungsmerkmal ist die außerhalb der freien äußeren
Strömungsgrenze der Klassierströmung verlaufende äußere Strömung.
Sie dient zur Abführung des Grobguts. Damit wird erfindungsgemäß
erreicht, daß kein Grobgut durch die Strahlgrenze zurück in die
Klassierströmung gelangt. Diese äußerst wichtige Bedingung für trennscharfe
Sichtungen, bei denen auch kein kleiner Grobgutanteil
wieder ins Feingut gelangt, läßt sich um so schwieriger erfüllen,
je länger die freie äußere Strömungsgrenze ist. Auch deshalb ist
die Wahl eines kleinen äußeren Umlenkwinkels vorteilhaft.
Eine trennscharfe Klassierung wird erfindungsgemäß durch eine weitgehende
Parallelität der Klassierströmung erreicht. Störungen
dieser Parallelität etwa derart, daß die Stromlinien örtlich zusammenrücken
oder sich überschneiden, sind unbedingt zu vermeiden.
Sie können dadurch bewirkt werden, daß die Richtung der Zuführung
in die Klassierzone und die Richtung der Abführung der Strömungsmittel
aus der Klassierzone von der Parallelität zur inneren Umlenkwand
abweichung und dadurch, daß bei der Zufuhr Strömungsablösungen
und bei der Abfuhr ein Rückstau und Strömungsablösungen
von den Begrenzungswänden und Kanten des oder der Strömungskanäle
vorkommen. Ein Anstau oder eine Ablösung der Strömung
in dem oder - wenn zur Aufteilung des Feinguts oder Grobguts in
jeweils mehrere Fraktionen jeweils mehrere Abführkanäle für die Klassierströmung
oder die äußere Strömung für die Abführung des
Grobguts vorgesehen sind - in den Abströmkanälen wirkt sich rückwirkend
auf die Klassierströmung aus. Diese Rückwirkung wird durch
die Gutbeladung verstärkt. Eine gutfreie Strömung läßt sich wesentlich
leichter parallel einstellen, wobei allerdings auch zu beachten
ist, daß der umgelenkte Strahl infolge des Coanda-Effektes
zu einer gewissen Einschnürung neigt. Diese Einschnürung ist bei
der Feinsttrennung nachteilig. Wegen der Wechselwirkungen zwischen
der Gutbewegung und der Strömung wird man in Abhängigkeit von der
Gutbeladung die optimale Einstellung am schnellsten mittels einfacher
Versuche auffinden. Man kann die Strömung beobachten, wenn
man die seitlichen Wände des Strömungskanals durchsichtig ausbildet.
Die Umlenkung der Strömung verlangt einen bestimmten Druckabfall.
Er hängt von dem Radienverhältnis (r a : r i , Fig. 1) der äußeren zur
inneren Krümmung der Klassierströmung ab. Dieses hat auch einen wesentlichen
Einfluß auf die Parallelität der Sichtströmung. Erfindungsgemäß
soll deshalb das Radienverhältnis unter ca. 5 : 1, vorzugsweise bei
etwa 3 : 1 bis 2 : 1 liegen.
Die gekrümmte umgelenkte Klassierströmung kann auch durch die äußere
zur Abführung des Grobguts dienende Strömung beeinflußt und stabilisiert
werden. Ihre Geschwindigkeit ist im allgemeinen kleiner
als die Geschwindigkeit der Klassierströmung, so daß sich eine
Strömungs- oder Strahlgrenze mit turbulenter Vermischung einstellt.
Soll diese Vermischung vermieden werden, so wird man beide Geschwindigkeiten
einander annähern oder gleich groß wählen. Letzteres
ist insbesondere zweckmäßig, wenn die Geschwindigkeit der Klassierströmung
verhältnismäßig niedrig ist, also bei gröberen
Trennungen, und wenn in der äußeren Strömung noch eine Klassierung
des Grobguts in mehrere Grobgutfraktionen erfolgen soll.
Die Zugabe des Gut- oder Partikelstroms erfolgt erfindungsgemäß
in einer begrenzten, im Vergleich zur radialen Abmessung der
Sichtströmung dünnen Schicht an der Guteinführstelle mit mindestens
der halben, vorzugsweise der gleichen Geschwindigkeit und in annähernd
gleicher Richtung wie die Klassierströmung, wobei die Abweichung
nicht mehr als 45° betragen soll. Das Gut wird dann durch
die Fliehkraft in der Klassierströmung besonders wirksam aufgefächert,
wobei die groben Partikel sich weiter nach außen bewegen als die
feinen Partikel. Um diese Auffächerung auszunutzen, muß die Zuführungsstelle
nahe der inneren Umlenkwand an oder vor
Beginn der Krümmung liegen.
Liegt die Gutzuführungsstelle unmittelbar an der gekrümmten inneren
Umlenkwand, so kann sich unter Umständen an dieser ein Ansatz
feinster Partikel bilden. Es wurde beobachtet, daß sich dieser
Ansatz in vielen Fällen nicht weiter vergrößert und dann nicht
stört. In manchen Fällen kann es aber zweckmäßig sein,
daß die Einführung des Gutstroms in einem radialen Abstand (27,
Fig. 6, 11) von der gekrümmten inneren Umlenkwand erfolgt, der
kleiner ist als der radiale Abstand (28, Fig. 6, 11) von der
äußeren Klassierströmungsgrenze. Dann bleibt die unmittelbar an der
Umlenkwand verlaufende Klassierströmung (29, Fig. 6, 11) weitgehend
gutfrei. Dadurch wird der Gutansatz vermieden. Außerdem wird die
Ablösungsgefahr der Strömung in der gutfreien Zone herabgesetzt.
Andererseits sind der Strömungsmittelbedarf und der Druckabfall
bei größerer radialer Erstreckung der gesamten Klassierzone erhöht.
Vom in der Klassierzone aufgefächerten Gut wird im allgemeinen das
Feingut nur von der abströmenden Klassierströmung, das Grobgut
nur von der äußeren Strömung abgeführt und kann anschließend aus diesen
Strömungen konventionell abgeschieden werden. Es kann aber auch zweckmäßig
sein, einen kleinen Teil der äußeren Strömung zusammen mit der
Klassierströmung oder einen kleinen Teil der Klassierströmung zusammen
mit der äußeren Strömung abzuführen. Wenn mehrere Feingut- und/
oder Grobgutfraktionen gewonnen werden sollen, werden in radialer
Richtung mehrere Abströmkanäle auf der Grobgutseite oder der
Feingutseite vorgesehen, wie es an sich von der Querstromsichtung
bekannt ist, s. britisches Patent 10 88 599 und hierzu korrespondierendes
US-Patent 33 11 234.
Die genaue Parallelführung der Strömung parallel zur Umlenkwand
ist vor allem wichtig bei sehr niedrig liegenden Trenngrenzen,
z. B. bei gasförmigem Strömungsmittel, bei Trenngrenzen zwischen
1 und 10 µm.
Bei gröberen Trennungen ist die Parallelität der Strömung nicht
so entscheidend. Es kann dabei sogar vorteilhaft sein, die Sichtströmung
in der Klassierzone zum Teil oder insgesamt zu beschleunigen.
Man erreicht dies durch kleinere Eintrittsöffnungen der Abströmkanäle.
An die Stelle der parallel zur inneren Umlenkwand verlaufenden
gekrümmten Strömung tritt - bei ebener Strömungsanordnung - im Beschleunigungsbereich eine
nach innen gerichtete Strömungskomponente auf. Dadurch wird die
Auffächerung im Bereich der feineren Partikelgrößen reduziert,
während sie im Bereich der gröberen Partikelgrößen erweitert
werden kann. Dies ist günstig für gröbere Trennungen. Ist nämlich
die gekrümmte Klassierströmung auf feinste Trennungen eingestellt,
so fliegen die Partikel oberhalb einer bestimmten Partikelgröße
nur wenig abgelenkt nach außen. Ihre Auffächerung ist gering. Mit
der Wahl der Geschwindigkeit läßt sich die maximale Auffächerung
in den gewünschten Trenngrenzenbereich legen. Die Geschwindigkeit
in der Klassierzone kann erfindungsgemäß in einem sehr
weiten Bereich variiert werden.
Bei feinen Trennungen mit möglichst guter Parallelströmung in
der Klassierzone ist es vorteilhaft, die Geschwindigkeit dort
auf einen konstanten Betrag einzustellen. Dadurch lassen sich
Strömungsstörungen am leichtesten vermeiden, die z. B. durch eine
unterschiedliche Zuströmgeschwindigkeit der Strömungsschichten
bedingt sind. Andererseits kann es zur Reduktion des Strömungsmittelbedarfs
zweckmäßig sein, die maximal erforderliche Strömungsmittelgeschwindigkeit
in der inneren Strömungsschicht einzustellen
und weiter außen kleinere Strömungsgeschwindigkeiten
zu wählen. Der Abfall der Geschwindigkeit von innen nach außen
ist aber durch Stabilitätsbedingungen der Strömung begrenzt.
Für eine Feinstsichtung mit hohen Anforderungen an die Trennschärfe
und Freiheit von Überkorn im Feingut ist es
vorteilhaft, daß das Gut in Strömungsrichtung mit der Geschwindigkeit
des Strömungsmittels zugeführt wird. Die Auffächerung
erfolgt dann allein durch Fliehkraft. Der radiale Weg der Partikel
ist in erster Näherung ihrer Sinkgeschwindigkeit, ihrer
Umfangsgeschwindigkeit und dem Umlenkwinkel proportional. Maßgeblich
für die Trenngrenze zwischen den Fraktionen ist die
jeweilige Lage der angeströmten Vorderkante der Begrenzungswände
der Abströmkanäle. Soll z. B. Kalkstein bei 1 µm Trenngrenze in
Luft gesichtet werden, so berechnet sich bei 180° Umlenkwinkel
und 200 m/sec Sichtströmungsgeschwindigkeit ein radialer Weg
der um 1 µm Partikel und damit radialer Abstand der Vorderkante
der innersten Begrenzungswand von der Umlenkwand bzw. der radialen
Lage der Gutzuführungsstelle von fast 6 mm. Bei 2 µm Trenngrenze
beträgt dieser radiale Mindestabstand 19 mm. Praktisch durchgeführte
Trennungen entsprechen bei sauber eingestellter Partikelströmung
des Strömungsmittels etwa diesen berechneten Werten.
Werden keine extremen Anforderungen an die Schärfe der Feinstsichtung
gestellt, so hat man eine etwas größere Freiheit in der
Wahl der Richtung und Geschwindigkeit des Gutstromes an der Einführungsstelle.
Die Zuströmgeschwindigkeit muß dann weder der
Richtung noch dem Betrag nach genau der Strömungsgeschwindigkeit
gleichen. Es kann u. U. vorteilhaft sein, dem Partikalstrom bei
der Einführung eine gewisse Radialkomponente der Geschwindigkeit
zu geben, die aber nicht größer sein soll als die Geschwindigkeitskomponente
in Richtung der Sichtströmung. Dadurch gelangen
die groben Partikel weiter nach außen als die feinen Partikel.
Dieses kann zur Auffächerung in einem mittleren Korngrößenbereich
vorteilhaft sein.
Das Gut wird bevorzugt mit einem Trägermittelstrom in die Klassierströmung
eingeführt, d. h. bei der Sichtung mit einem gasförmigen
Strömungsmittel pneumatisch. In diesem Fall kann eine
von der Richtung der Klassierströmung abweichende Einströmrichtung
des Guts und seines Trägermittels eine Störung der Klassierströmung
hervorrufen, weshalb in diesem Fall Richtungsgleichheit von Klassierströmung
und Gutzuführströmung anzustreben ist.
Die Trajektorien der gröbsten Partikel geben eine Grenze an (Linie
24, Fig. 3), bis zu der bei der Zuströmung eine Führung der Klassierströmung
- oder bei Unterteilung jedes Teilstromes der Klassierströmung -
in Strömungsrichtung reichen kann, bevor grobe Partikel auf die Kanalwände
aufprallen. Letzteres ist unbedingt zu vermeiden. Andererseits
soll erfindungsgemäß zur möglichst weitgehenden Führung
die äußere Begrenzungswand
oder die Begrenzungswand des äußersten Kanals, nicht
weit vor der Trajektorie der gröbsten Partikel enden. Die Begrenzungswände
der Zuströmkanäle sollten stromlinienförmig ausgeführt
werden, so daß in diesen und bei der Abströmung keine
Ablösungswirbel entstehen und in die Klassierströmung transportiert
werden.
Auch die Begrenzungswände der Abströmkanäle sind aus den bereits
angegebenen Gründen stromlinienförmig und glatt auszubilden. Sie
werden an der Vorderkante vorzugsweise leicht abgerundet. Dadurch
können Strömungsablösungen in den Abströmkanälen vermieden werden.
Außerdem ist aus Verschleißgründen eine leichte Abrundung vorteilhaft.
Die Lage dieser Vorderkanten in Umlenk- oder Krümmungsrichtung
ist in Fig. 3 durch die Umlenkwinkel β₁ bis β₄ gekennzeichnet,
die von einem festen Punkt aus, z. B. dem Beginn der
Krümmung der inneren Umlenkwand gemessen werden. Der innerste
Winkel β₁ stimmt mit dem inneren Umlenkungswinkel α i der Klassierströmung an der Umlenkwand überein. Er ist in Fig. 3 etwa 180°.
Bei kleinen Umlenkungen, wie sie bei gröberen Trennungen angewendet
werden, können die Vorderkanten der Begrenzungswände der
Abströmkanäle bei dem gleichen Umlenkwinkel liegen. Die Grobgut
vom Feingut trennende, das Ende der Grobgutaustrittsöffnung bildende Kante (21) des Strömungskanals muß
nicht notwendigerweise auf dem gleichen Radius liegen wie die Vorderkante
der äußeren Begrenzungswand des Zuströmkanals bzw. des
äußersten Zuströmkanals der Klassierströmung. Sie kann entweder etwas weiter innen
oder etwas weiter außen liegen. Wenn die äußere Strömung zur
Trennung des Grobguts in wenigstens zwei Fraktionen genutzt
werden soll, kann auch ein Teil dieser Strömung - wie in Fig. 3
gezeigt - durch den äußeren Klassierströmungs-Abführkanal abströmen.
Es wurde gefunden, daß eine störungsfreie Strömung mit einem
möglichst großen, bei 180° liegenden Umlenkwinkel für die feinste
Fraktion, und damit eine trennscharfe Feinstklassierung
nur verwirklicht werden kann, wenn der Abströmungskanal des Strömungskanals
radial quer zur Klassierströmung durch zu ihr parallele
Leitschaufeln oder dgl. unterteilt ist oder mehrere, mindestens
zwei Abströmkanäle für die Klassierströmung vorgesehen sind und die Vorderkanten der Leitschaufeln
und oder äußeren Begrenzungwände von innen nach außen zu bei jeweils
kleinerem Umlenkwinkel ( β₁ < β₂ < β₃ <β₄) liegen. Dadurch wird die
erwünschte saubere Parallelströmung bei einer nach innen möglichst
weit umgelenkten Strömung erreicht. Bei kleinerer radialer Abmessung
der Klassierströmung kommt man auch mit weniger Begrenzungswänden,
z. B. mit nur zwei Abströmkanälen, aus.
Andererseits dürfen die Abstände der äußeren Vorderkanten der Abströmkanäle
in Umlenkrichtung nicht zu groß sein. An der inneren
Begrenzungswand einer gekrümmten Strömung werden nämlich leicht
Sekundärströmungen ausgelöst, die durch das an der Wand reibende
Gut noch verstärkt werden. Diese (in Fig. 4 durch Pfeile 26
angedeuteten) Sekundärströmungen pflanzen sich schräg nach innen
zu in Strömungsrichtung fort und tragen gröberes Gut mit nach
innen. Sie können über die Vorderkante der nächst innen gelegenen
Begrenzungswand hinweg in den innen angrenzenden nächsten Abströmungskanal
gelangen, wenn der Abstand dieser Vorderkante in
Umlenkrichtung zu groß ist. Der zulässige Abstand in Umlenkrichtung
hängt vom radialen Abstand und von der Gutbeladung und von
den Partikelgrößen ab.
Aus dem gleichen Grund ergeben sich Schwierigkeiten für die
Trennschärfe und Freiheit des Feinguts von Überkorn,
wenn man die äußere zur Abführung des Grobguts dienende
Strömung außen in einem Kanal führt, dessen Begrenzungswand
etwa der Klassierströmung parallel ist. Dieses ist nur möglich bei
sehr feinem Aufgabegut, welches keine zurückprallenden gröberen
Partikel enthält und bei hinreichend großem Abstand der äußeren
Wand (33 in Fig. 5) der Grobgutabführungseinrichtung von der
äußeren Klassierströmungsgrenze sowie hinreichend kleinem Abstand
der die äußere Klassierströmungsgrenze bzw. Grobgutaustrittsöffnung
in Strömungsrichtung begrenzenden Vorderkante des äußersten
Abströmkanals von der Kante des äußersten Zuströmkanals der
Klassierströmung, d. h. kurzer freier Strömungs- und Strahlgrenze.
Dann gelangen die Strömungsstörungen von der äußeren Wand der
Grobgutabführeinrichtung nicht nach innen in die Klassierzone.
Die Krümmung der inneren Umlenkwand, an der sich die Klassierströmung
anlegt, kann kreisförmig, d. h. der Krümmungsradius konstant
sein. Dies ist aber keine notwendige Bedingung für die Funktion
des erfindungsgemäßen Verfahrens. Vielmehr hat sich gezeigt, daß
es unter bestimmten speziellen Bedingungen strömungstechnische
Optimalformen gibt, die von der kreisförmigen Krümmung abweichen
können, insbesondere mit in Strömungsrichtung zunehmender Krümmung,
d. h. abnehmendem Krümmungsradius (siehe Fig. 6).
Insbesondere bei Feinstklassierungen in gasförmigem Strömungsmittel
kann sich als Störfaktor auch die Turbulenz der Klassierströmung
auswirken. Die turbulenten Vermischungswege
der Partikel quer zu den Partikeltrajektorien müssen daher
klein sein im Verhältnis zur Länge dieser Trajektorien. Daher
ist die Strömungslänge begrenzt. Man kann entweder eine Umlenkung
um einen größeren Winkel bei kleinen Krümmungsradien oder eine
Umlenkung um einen kleineren Winkel bei größeren Krümmungsradien
vornehmen. Dabei lassen sich scharfe Trennungen in gasförmigem Strömungsmittel
verwirklichen, wenn der mittlere Krümmungsradius der
inneren Wand zwischen 0,5 bis 20 cm, insbesondere zwischen 1 und
10 cm liegt. Im Bereich der kleinen Umlenkwinkel kann der Krümmungsradius
auch noch größer gewählt werden.
Für die Trennungsgrenze zwischen Grobgut und Feingut ist die Lage der das Ende
der Grobgutaustrittsöffnung bildenden Vorderkante der äußeren
Begrenzungswand des äußersten Abströmkanals für die Klassierströmung
maßgeblich. Das Grobgut gelangt in die äußere Strömung. Diese muß
so geführt werden, daß keine Partikel, die größer sind als die
Grobguttrenngrenze, in die Klassierströmung zurückgelangen. Die
äußere Strömung wird deshalb gutfrei oder frei von solchen gröberen
Partikeln neben der äußeren Klassierströmungsgrenze parallel zur inneren Umlenkwand zugeführt.
Dann erfolgt durch die turbulente Vermischung an der Klassierströmungsgrenze
zwischen äußerer Strömung und Klassierströmung kein Rücktransport
gröberer Partikel in letztere.
Dieser Rücktransport kann auch durch eine ungeordnete Partikelbewegung,
z. B. infolge von Wandstößen, verursacht werden.
Erfindungsgemäß wird der Rücktransport gröberer Partikel dadurch
besonders wirksam vermieden, daß die äußere Strömung etwa parallel
zur Klassierströmung weitgehend gutfrei zugeführt und zusammen mit dem
Grobgut etwa in dessen mittlerer Flugrichtung, d. h. in Richtung der
Grobguttrajektorien, nach außen abgeführt wird (13, Fig. 1 und
10 bis 12).
Eine andere vorteilhafte Möglichkeit zur Verhinderung von Grobgutrücktransport
in die Klassierströmung besteht darin, daß die gutfrei
zugeführte äußere Strömung längs der Klassierströmungsgrenze verläuft
und anschließend in einen weiten Grobgutauffangraum (13 a,
Fig. 2, 8) gelangt. Dort wird sie etwa im Halbkreis geführt und
an der äußeren Wand zusammen mit dem Grobgut durch eine Auslaßöffnung
abgeführt. Ein Teil des Grobguts kann auch durch Schwerkraft
aus dem Grobgutraum ausgetragen werden, z. B. aus dem unteren
Trichter des Grobgutauffangraums mit einer Zellenradschleuse.
Im Grobgutraum wird durch die im Halbkreis geführte äußere Strömung
eine innere Wirbelströmung erzeugt (18, Fig. 2, 8). Sie
wird durch die Abführung und Zuführung der äußeren Strömung und
die dazwischen erfolgende Umlenkung an der Wand (19, Fig. 2, 8)
zweckmäßig so ausgerichtet, daß an ihr befindliche Gutpartikel
nur in Richtung zur äußeren Wand geschleudert werden. Dieses wird durch
eine gleichfalls etwa halbkreisförmige vollständige Umlenkung bis
in die Richtung der Zuströmung erreicht. Die Entfernung der äußeren
Wand der Grobgutabführungseinrichtung bzw. des Grobgutsammelraums
von der Klassierströmungsgrenze ist vorteilhaft mindestens
so groß wie der Flugweg der gröbsten rückprallenden Gutpartikel.
Bei Feinstklassierungen liegt die Trenngrenze für das Grobgut oft
unter 50 µm, z. B. bei 15 bis 25 µm. Erfindungsgemäß ist es dann
möglich, weitere Trennungen des Grobguts bei gröberen Trenngrenzen
zu verwirklichen, indem die äußere Strömung zu einer Klassierung
des Grobguts in zwei oder mehrere Fraktionen genutzt wird. Die
Zuströmung der äußeren Strömung kann dabei durch einen oder mehrere
Zuströmkanäle erfolgen. Ihre Abströmung muß in zwei oder mehrere
Teilströme aufgeteilt werden. Der äußerste Teilstrom führt die
gröbere Grobgutfraktion ab. Dabei werden zweckmäßig die bereits
angeführten Maßnahmen zur Vermeidung des Rücktransports von Grobgut
angewandt. Die Klassierung durch die äußere Strömung ist eine
kombinierte Querstrom-Umlenkklassierung oder eine an sich bekannte
reine Querstromklassierung. Bei der Querstromklassierung wird üblicherweise
das zu klassierende Gut stetig quer in eine Strömung eingegeben.
Im vorliegenden Fall besteht der zusätzliche Vorteil, daß
das in die äußere Strömung gelangende Grobgut bereits in einer
für die Querstromklassierung sehr günstigen Weise aufgefächert ist.
Die äußere Strömung wird zweckmäßig so eingestellt, daß sie diese
Auffächerung im Bereich der gewünschten Trenngrenzen für das Grobgut
maximal verstärkt.
Es ist bekannt, die Trennschärfe einer Klassierung, insbesondere
in gasförmigem Strömungsmittel, dadurch zu erhöhen, daß man zwei Klassierer
hintereinander schaltet und eine mittlere Fraktion im
Kreislauf führt, d. h., zusammen mit dem zu klassierenden Aufgabegut
wieder zuführt. Bei dem erfindungsgemäßen Klassierverfahren
besteht der Vorteil, daß die Klassierung gleichzeitig in mehr
als zwei Fraktionen erfolgen kann. Es bedarf dann keines zusätzlichen
Klassierens, um eine mittlere Fraktion im Kreislauf zu führen
und dadurch die Trennschärfe zwischen den beiden Nachbarfraktionen
noch zu erhöhen. Dieses ist allerdings nur bei extremen Anforderungen
an die Trennschärfe notwendig, da das erfindungsgemäße
Klassierverfahren ohnehin äußerst scharfe Trennungen liefert.
Die erfindungsgemäße Klassierung kann in einer sogenannten ebenen
Anordnung, in einer ebenen Klassierströmung bzw. einer ebenen
Klassiervorrichtung mit einem im Querschnitt rechteckigen Strömungskanal
oder in einer sogenannten rotationssymmetrischen Anordnung,
in einer rotationssymmetrischen Klassierströmung bzw. einer rotationssymmetrischen
Klassiervorrichtung mit einem Strömungskanal mit
kreisringförmigem Querschnitt verwirklicht werden. Beispiele für
eine ebene Klassiervorrichtung sind in den Fig. 1 bis 8 und für
eine rotationssymmetrische Klassiervorrichtung in den Fig. 9 bis
12 gezeigt.
In der sogenannten ebenen Anordnung verläuft die Klassierströmung
in Ebenen parallel zur Zeichenebene bzw. zwischen einer vorderen
oder rückwärtigen Begrenzungswand des Strömungskanals. Die Breite
der Klassierzone senkrecht zur Strömungs- bzw. Zeichenebene kann
beliebig groß gewählt werden.
Zur Leistungsbeschreibung ist es zweckmäßig, die Mengenströme von
Gut- und Strömungsmittel als auf die Breite der Klassierzone bezogene
spezifische Mengenströme anzugeben. Der spezifische Mengenstrom
des zugeführten Gutes kann bei vielen Anwendungen in der
Größenordnung von 100 kg/h · cm Klassierzonenbreite gewählt werden.
Bei extremen Anforderungen an die Feinheit und die Freiheit des
Feingutes von Überkorn wird der spezifische Mengenstrom bei Windsichtungen
niedriger, z. B. zwischen 20 und 50 kg/h · cm eingestellt.
Extreme Anforderungen an die Trenngrenze und Trennschärfe sowie
an die Freiheit des Feinguts von Überkorn lassen sich befriedigen. Nur
so ist es gelungen, bei einer Trenngrenze von 2 µm keinerlei
Grobgut bei einer Absiebung von 10 g Feingut auf einem Sieb
mit einer Maschenweite von 6 µm vorzufinden (d₅₀ = 2 µm;
d₁₀₀ = 6 µm). Bei 50 cm Klassierzonenbreite erreicht man dabei
Aufgabemengen von 1 bis 2,5 t/h. Werden 0,1% Rückstand oberhalb
10 µm zugelassen, so wurde bei einer Kalkstein-Feinstwindsichtung
(d₅₀ = 2 µm; d₁₀₀ = 6 µm) eine spezifische Mengenleistung von
150 kg/h cm erreicht. Dies entspricht bei 50 cm Sichtzonenbreite
bereits einer Mengenleistung von 7,5 t/h.
Solche Leistungen liegen um Größenordnungen über den Mengeleistungen
bekannter Windsichter für solch hohe Feinheitsanforderungen.
Außerdem haben die bekannten Feinstsichter rotierende Bauteile
und sind wesentlich kostspieliger herzustellen. Die Erfindung
erlaubt bei trennscharfer Sichtung und Trenngrenzen um 10 µm
auch spezifische Mengenleistungen bis zu mehreren 100 kg/h · cm.
Bei der rotationssymmetrischen Anordnung (Fig. 9 bis 12) entspricht
der Sichtraumbreite des ebenen Sichters der Umfang des
Kreises mit dem eingezeichneten mittleren Durchmesser der inneren
Umlenkwand (D in Fig. 8). Bei einem Durchmesser von 1 m erhält
man also eine äquivalente Sichtraumbreite von ca. 3 m und bei
200 kg/h · cm eine Durchsatzmenge von 60 t/h.
In der sogenannten rotationssymmetrischen Anordnung verläuft die
Strömung rotationssymmetrisch zu einer Mittelachse und gleich
in allen durch diese gehenden Radialebenen. Die rotationssymmetrische
Anordnung bietet gegenüber der ebenen Anordnung die zusätzliche
Möglichkeit, daß dem zugeführten Gut und der Klassierströmung
eine rotierende Strömungskomponente um die Mittel- oder
Symmetrieachse des Klassierers erteilt werden kann. Dadurch
wird das erfindungsgemäße Verfahren der Klassierströmungsumlenkung
um eine innere Umlenkwand nicht beeinträchtigt.
Die Trennung in der Klassierzone ist unbeeinflußt von der Schwerkraft.
Folglich kann die Orientierung der Klassierzone im Raum
beliebig sein, mit horizontal (Fig. 1 bis 7) schräg (Fig. 9) oder
vertikal von oben nach unten (Fig. 10, 11) oder unten nach oben
(Fig. 12) erfolgender Gutzuführung.
Bei vertikaler Strömungs- und Gutzuführung zur Klassier- bzw.
Sichtzone und Umlenkung von innen nach außen relativ zur Mittelachse
des Klassierers kann die Umlenkung der Klassierströmung um die
innere Umlenkwand durch ihre Rotationskomponente um die Mittelachse
unterstützt werden. Dadurch wird der Coanda-Effekt
verstärkt.
Bei der erfindungsgemäßen Klassierung kann es folglich vorteilhaft
sein, der inneren Strömungsschicht, vorzugsweise einer gutfrei
zwischen Gutzuführung und innerer Umlenkwand zugeführten Strömungsschicht
eine rotierende Strömungskomponente um die Mittelachse
des Systems zu erteilen. Eine mögliche Verwirklichung ist in
Fig. 11 gezeigt.
Für eine scharfe Trennung ist es auch erforderlich, daß alle
Gutteilchen gleicher Größe annähernd gleiche Eintrittsgeschwindigkeit
und -richtung haben. Je nach der Art der Gutzuführung gelingt
es mehr oder weniger genau, daß auch sämtliche Gutpartikel unterschiedlicher
Größe die gleiche Eintrittsgeschwindigkeit erhalten.
Dies ist bei einem Eintrag mit einem Förderband, insbesondere mit
einem Förderband, das von einem mit gleicher Geschwindigkeit
laufenden Förderband überdeckt ist, wobei die beiden Förderbänder
zwischen sich das Aufgabegut mitnehmen. Bei der rotationssymmetrischen
Anordnung wird anstelle eines Förderbands ein
Schleuderteller verwendet, insbesondere ein solcher, dessen vom
Aufgabegut berührte Wand wenigstens im äußeren Bereich die Form
einer konkavkegelig oder konkavgekrümmten Rotationsfläche hat und
in geringem Abstand von einem bis zur Gutzuführungsstelle reichenden
Deckel überdeckt ist.
Sehr vorteilhaft ist sowohl bei ebener als auch bei rotationssymmetrischer
Anordnung eine Zuführung des Aufgabeguts mit einem
Trägermittel, z. B. eine pneumatische Zuführung.
Bei rotationssymmetrischer Anordnung ist es dabei sehr zweckmäßig,
die Gutzufuhr entweder von oben oder von unten vorzunehmen.
Dabei kann die Umlenkung der Klassierströmung relativ zur Mittelachse
sowohl nach außen als auch nach innen erfolgen. Bei dieser
läßt sich je nach Korngrößenverteilung des Gutes unter Umständen
nicht vermeiden, daß die kleineren Partikel im Mittel eine
größere Geschwindigkeit erhalten als die gröberen Partikel. Daher
soll die Komponente der Eintrittsgeschwindigkeit der gröbsten
Partikel in Richtung der Geschwindigkeit des Strömungsmittels an
der Eintrittsstelle der Strömungsgeschwindigkeit annähernd gleichen,
während die kleineren Partikel bei gleicher Eintrittsrichtung
eine mit abnehmender Partikelgröße stetig oder stufenweise
zunehmende Eintrittsgeschwindigkeit haben. Die gröberen Partikel
erhalten dann von Anfang an annähernd die volle Fliehkraft und
gegebenenfalls infolge einer Radialkomponente eine zusätzliche
radiale Bewegungskomponente.
Die pneumatische oder hydraulische Gutzuführung hat den Vorteil,
daß sich der Gutstrom leicht konstant regeln läßt, indem der
Druckabfall entlang der ganzen oder eines Teils der Förderstrecke
durch Regelung des Gutstroms konstant gehalten wird.
Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Klassiervorrichtung
für Fliehkrafttrennungen in einem umgelenkten Strömungsmittel
sind anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine ebene Klassiervorrichtung im Bereich der Klassierzone
mit zwei Grobgut-Abströmkanälen,
Fig. 2 eine ebene Klassiervorrichtung, deren Grobgut-Abführeinrichtung
einen Grobgutsammelbehälter aufweist,
Fig. 3 eine ebene Klassiervorrichtung im Bereich der Klassierzone
mit mehreren Zuström- und Abströmkanälen zur Verdeutlichung
deren Lage und Erstreckung,
Fig. 4 eine ebene Klassiervorrichtung im Bereich der Klassierzone
zur Verdeutlichung des Entstehungsortes möglicher Sekundärströmungen
in einem Abströmkanal,
Fig. 5 eine ebene Klassiervorrichtung mit einer Unterteilung
des Strömungskanals im Bereich der Zuströmung und der
Abströmung in und aus der Klassierzone,
Fig. 6 eine ebene Klassiervorrichtung im Bereich der Klassierzone
mit in die Zuströmung verlegter Mündung einer Gutaufgabeeinrichtung,
Fig. 7 eine ebene Klassiervorrichtung mit einer als rotierender
Zylinder ausgebildeten inneren Umlenkwand,
Fig. 8 das Schema einer vollständigen Windsichtanlage mit einem
erfindungsgemäßen ebenen Sichter,
Fig. 9 einen Querschnitt durch eine im Bereich der Klassierzone
schematisch angedeutete rotationssymmetrische Klassiervorrichtung
mit einem Schleuderteller als Gutzuführeinrichtung,
Fig. 10 einen schematischen Vertikalschnitt durch eine rotationssymmetrische
Klassiervorrichtung mit pneumatischer Gutzuführung
in die Klassierzone von oben nach unten,
Fig. 11 einen schematischen Vertikalschnitt durch eine rotationssymmetrische
Klassiervorrichtung mit pneumatischer Gutzuführung
in die Klassierzone mit Abstand von der inneren
Begrenzungswand des Zuströmkanals, und
Fig. 12 einen schematischen Vertikalschnitt durch eine rotationssymmetrische
Klassiervorrichtung mit pneumatischer oder
hydraulischer Gutzuführung in die Klassierzone von unten
nach oben.
Bei allen Ausführungen der Klassiervorrichtung erfolgt die Klassierung
in der Klassierzone 7 eines Strömungskanals, der im
Bereich der Klassierzone mehr oder minder stark gekrümmt ist. Das
Strömungsmittel, z. B. Luft, strömt der Klassierzone 7, z. B. aus
einem Ventilator oder Gebläse, durch einen als Zuströmkanal 2,
siehe Fig. 1, zu bezeichnenden Teil des Strömungskanals zu und
strömt aus diesem durch einen als Abströmkanal 3, siehe Fig. 12,
zu bezeichnenden Teil des Strömungskanals ab. Der Zuströmkanal
kann auch durch Begrenzungswände in mehrere Zuströmkanäle unterteilt
sein. So zeigen die Fig. 3, 9 und 11 jeweils zwei Zuströmkanäle
2 und die Fig. 5 und 8 drei Zuströmkanäle 2 bzw. 2 a, 2 b und
2 c. Auch können statt eines Abströmkanals 3, siehe Fig. 12, zwei
Abströmkanäle 3 und 4, siehe Fig. 1, 2, 4, 6, 7, 9, 10 und 11,
drei Abströmkanäle 3, 4 und 5, siehe Fig. 5, oder vier Abströmkanäle
3, 4, 5 und 6, siehe Fig. 3 und 8, vorgesehen sein, je nachdem,
wie stark die Klassierströmung umgelenkt oder in wievielen
Feingutfraktionen das aus der Klassierzone 7 in den oder die
Abströmkanäle abgezogene Feingut gewonnen werden soll. Der Zuströmkanal
2 ist mit dem radial inneren Abströmkanal 3 im Bereich der
Krümmung des Strömungskanals durch eine innere gekrümmte Umlenkwand
1 verbunden, welche sich über einen Winkel von 45° bis 180°
und darüber erstrecken kann. Der Erstreckungswinkel der inneren
Umlenkwand 1 ist der innere Umlenkwinkel α i , der bei der Ausführungsform
gemäß Fig. 1 etwa 130° beträgt. Er reicht vom Beginn der
Kanalkrümmung der inneren Umlenkwand 1 bis zur Vorderkante der
äußeren Begrenzungswand des inneren Abströmkanals 3, siehe Fig. 1.
Die innere Umlenkwand 1 ist über den inneren Umlenkwinkel α i
stetig gekrümmt. Auf der Seite der inneren Umlenkwand bzw. der inneren
Seite des Strömungskanals mündet eine Gutzuführeinrichtung im Bereich
des Beginns der inneren Kanalkrümmung in der Nähe der inneren
Umlenkwand 1. Die Gutzuführeinrichtung dient zur Zuführung
des Gutstroms in einer dünnen Schicht in einer Richtung, die von
der Klassierströmung innerhalb des Strömungskanals um weniger als
45° abweicht. Die Gutzuführungseinrichtung ist bei den in den Fig.
1 bis 8 und 10 bis 12 dargestellten Ausführungsformen mit einem
Gutzuführkanal 10 für einen mit einem Gutstrom beladenen Trägermittelstrom,
z. B. Luft oder Wasser, versehen, der an der Strömungskanalwand,
siehe Fig. 1 bis 5, 7, 8, 10 und 12, oder in geringem
Abstand von dieser im Inneren des Strömungskanals, siehe Fig. 6
und 11, mündet. Die Mündungsöffnungshöhe radial quer zur Klassierströmungsrichtung
ist klein im Verhältnis zur radialen Abmessung
des Strömungskanals.
Auf der der Gutzuführungsstelle des Strömungskanals gegenüberliegenden
Seite ist in der Kanalwandung eine Grobgutaustrittsöffnung
8 für den Austritt von Grobgut aus der Klassierströmung vorgesehen.
Ihr Ende bildet eine den Guttrajektorien schräg entgegenstehende
Kante 21 an der äußeren Begrenzungswand des äußeren
Abströmkanals 3, siehe Fig. 12, bzw. des äußeren Abströmkanals 4, siehe
Fig. 1, 2, 4, 6, 7, 9 bis 11, bzw. des äußeren Abströmkanals 5,
siehe Fig. 5, bzw. des äußeren Abströmkanals 6, siehe Fig. 3 und 8.
Die das Ende der Grobgutaustrittsöffnung 8 bildende Kante 21 ist
in Fortsetzung der am Beginn der Grobgutaustrittsöffnung in einer
Kante 25 endenden äußeren Kanalwand oder radial hierzu etwas versetzt
(nach außen versetzt, Fig. 3) angeordnet. Zwischen der den
Beginn der Grobgutaustrittsöffnung bildenden äußeren Kante 25 des
Zuströmkanals 2 und der das Ende der Grobgutaustrittsöffnung bildenden
Kante 21 verläuft die äußere Klassierströmungsgrenze bzw.
die Strahlgrenze der Klassierströmung, die im Bereich der Klassierzone
7 die Form eines Wandstrahls hat. Die Winkelerstreckung
der Grobgutaustrittsöffnung entspricht dem äußeren Umlenkwinkel
α a der an der inneren Umlenkwand 1 umgelenkten Klassierströmung.
Der äußere Umlenkwinkel soll kleiner sein als der innere Umlenkwinkel
α i . Das Radienverhältnis von äußerer zu innerer Krümmung
des Strömungskanals beträgt bei den dargestellten Ausführungsformen
etwa 3 : 1 bis 2 : 1. Die im Strömungskanal verlaufende Klassierströmung
grenzt außen längs der Grobgutaustrittsöffnung 8,
längs derer sie von keiner Wand geführt wird, an eine zur Abführung
der Grobgutfraktion dienende äußere Strömung 9 an. Dazu ist auf
der Seite der Grobgutaustrittsöffnung 8 neben dem Strömungskanal
ein am Beginn der Grobgutaustrittsöffnung 8 in eine Grobgutabführeinrichtung
mündender Zuführkanal 12 für weitgehend gutfreies Strömungsmittel
vorgesehen, aus der dieses Strömungsmittel etwa parallel zur
Klassierströmung austritt. Die Gutabführeinrichtung, die sich
außerhalb des Strömungskanals an die Grobgutaustrittsöffnung anschließt,
kann als Grobgutauffangbehälter 13 a mit einem
trichterförmigen Unterteil ausgebildet sein, aus welchem
sich ansammelndes Grobgut mit Hilfe einer Zellenradschleuse
17 ausgetragen werden kann, siehe Fig. 2, 3 und 8.
Das durch den Zuströmkanal 12 für die äußere Strömung 9 zugeführte
Strömungsmittel muß aus dem Grobgutauffangbehälter abgeführt
werden. Nachdem die Strömung im unteren Teil des Behälters
entlang der in Fig. 2 dargestellten halbkreisförmigen Linie 15
nach oben umgelenkt ist, gelangt sie an die äußere Wand zusammen
mit dem durch die Umlenkung und die Schwerkraft nicht ausgetragenen
Teil des Grobguts und wird durch einen nach oben gerichteten Auslaßkanal
16 abgeführt. Das einen inneren Wirbelkern 18 bildende Strömungsmittel
wird durch die obere, etwa halbkreisförmig gekrümmte Wand
19 des Auffangbehälters 13 a bis neben den Strömungskanal und in
Richtung der Klassierströmung etwa parallel zur Grobgutaustrittsöffnung
8 weiter umgelenkt.
Bei der in Fig. 1 dargestellten ebenen und in den Fig. 10 und 11
dargestellten rotationssymmetrischen Klassiervorrichtung weist die
Grobgutabführeinrichtung angrenzend an die Grobgutaustrittsöffnung
8 nebeneinander zwei Abströmkanäle 13 und 14 für mit Grobgutfraktion
beladene Teilströme der äußeren Strömung auf. Der Abströmkanal
14 dient für die Abfuhr der feineren Grobgutfraktion, während
die gröbere Grobgutfraktion durch den etwa in der mittleren Flugrichtung
des Grobguts nach außen verlaufenden Abströmkanal 13 abgeführt
wird. An die Abströmkanäle 13 und 14 können Abscheider zur
Gewinnung der beiden Grobgutfraktionen angeschlossen werden. Es
kann auch das ganze Grobgut etwa in einer mittleren Flugrichtung
durch einen einzigen Kanal 13 abgeführt werden, siehe Fig. 7, 12.
Bei der rotationssymmetrischen Ausführungsform, wie sie Fig. 10 zeigt,
endet der Abströmkanal 14 in einem Spiralkanal 46, in dem das
Strömungsmittel gesammelt und aus welchem es abgezogen wird. Ebenso
enden bei dieser Ausführungsform die Abströmkanäle 3 und 4 für
die Sichtströmung jeweils in einem Spiralkanal 45.
Bei allen Ausführungsformen wird das zu klassierende Gut durch eine
schmale Mündung 11 eines Gutzuführkanals 10 in die aus dem
Zuströmkanal 2 in die Klassierzone 7 und von dieser in den oder
die Abströmkanäle 3, 4 usw. strömende umgelenkte Klassierströmung
eingeführt und in dieser aufgefächert. Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 8 und
10 bis 12 wird das Gut in einem Trägermittelstrom suspendiert und
auf die Einführungsgeschwindigkeit an der Guteinführungsstelle
beschleunigt. Diese ist vorteilhaft gleich der Geschwindigkeit
der Klassierströmung. Bei der rotationssymmetrischen Ausführung
gemäß Fig. 9 erfolgt die Gutbeschleunigung durch einen koaxialen
rotierenden Schleuderteller 31, auf den das Gut von oben nach
unten über einen zentralen Aufgabeschacht zugegeben wird. Der von
einem Motor 33 angetriebene Schleuderteller 31 wird zweckmäßig
in bekannter Weise konkav-kegelig ausgeführt. Oberhalb des Schleudertellers
31 befindet sich der von einer mitrotierenden Wand
32 bzw. einem Schleudertellerdeckel abgedeckte Gutzuführkanal 10.
Durch diesen Zuführkanal kann auch ein Gasstrom geleitet werden,
so daß die Gutbeschleunigung insbesondere der feinen Partikel
pneumatisch unterstützt wird. Weitere Erläuterungen des Aufbaus
eines rotationssymmetrischen Sichters mit rotierendem Schleuderteller,
Gutzufuhr zu diesem, Aufgabeeinrichtung, der Ausbildung
der Strömungskanäle und dgl., sind für den Fachmann angesichts
der Erläuterungen der vorn erwähnten Patentschriften des Anmelders
nicht erforderlich.
Bei Anwendung eines Schleudertellers zur Gutaufgabe kann die innere
Umlenkwand 1, siehe Fig. 9, feststehen. Sie kann aber auch mit dem
Schleuderteller 31 verbunden werden und mit ihm rotieren. Bei
feststehender Umlenkwand überlagert sich der in der Radialebene
verlaufenden Bewegung eine Bewegung der Gutpartikel
und der mit ihnen eingeführten Strömung um die Mittelachse 50. Bei
mitrotierender Wand überlagert sich zusätzlich eine rotierende
Komponente der Klassierströmungs-Grenzschicht und gegebenenfalls
der Klassierströmung.
Für große Mengenleistungen wird zweckmäßig die rotationssymmetrische
Anordnung mit pneumatischer oder hydraulischer Guteinführung
(Fig. 10 bis 12) angewendet.
Bei den Klassiervorrichtungen nach den Fig. 6 und 11 erfolgt die
Einführung des Gutstroms an der Guteinführstelle 11 in einem
radialen Abstand 27 von der inneren Umlenkwand 1. Dieser Abstand
soll kleiner sein als der radiale Abstand 28 von der äußeren
Begrenzungswand der Klassierströmung. Eine unmittelbar an der
inneren Umlenkwand 1 verlaufende Sichtströmung 29 bleibt dann weitgehend
gutfrei.
In Fig. 7 ist eine Anordnung zur Vermeidung von Gutansatz an der
inneren gekrümmten Umlenkwand gezeigt. Die innere Umlenkwand 1
ist als langsam rotierender, von einem nicht dargestellten Motor
angetriebener Kreiszylinder ausgebildet. Die Klassierströmung liegt
an der der Klassierzone 7 zugewandten Vorderseite an. Auf der
Rückseite wird anhaftendes Feingut mit Schabern 30, Bürsten oder
ähnlichen Einrichtungen abgenommen und in einem darunter liegenden
Behälter 60 aufgefangen.
Aus dem durch den Gutzuführkanal 10 in die Klassierzone 7 eintretenden
Gut wird das Feingut von der Strömung stark umgelenkt und
strömt mit dieser durch die Abführkanäle für die Klassierströmung
ab. Das Grobgut dagegen bewegt sich auf flacheren Trajektorien
und gelangt über die Kante 21 der äußeren Begrenzungswand des
Abströmkanals bzw. des äußeren Abströmkanals durch die Grobgutaustrittsöffnung
in die Grobgutabführeinrichtung. Das durch die
äußere Klassierströmungsgrenze hindurchfliegende Grobgut gelangt
bei dem Sichter nach den Fig. 1, 10 und 11 in einen Grobgutkanal
13, der etwa in der mittleren Flugrichtung des Grobgutes angebracht
ist. Durch diesen Grobgutkanal 13 strömt die aus dem Zuströmkanal
12 weitgehend gutfrei zugeführte äußere Strömung ab
und trägt das Grobgut aus. Ein Teil der äußeren Strömung wird jedoch
durch den Abströmkanal 14 bei der Ausführungsform nach den Fig. 1,
2, 10 und 11 abgeführt. Dabei erfolgt durch die äußere Strömung 9
eine weitere Klassierung des Grobguts in die durch den Abströmkanal 14
ausgetragene feinere und die durch den Abströmkanal 13 ausgetragene
gröbere Grobgutfraktion. Die in Fig. 1 dargestellte, durch die
äußere Strömung 9 bewirkte Nachklassierung des Grobguts außerhalb
der Klassierzone 7 ist eine kombinierte Umlenk- und Querstromsichtung.
Sie kann auch als reine Querstromsichtung ausgeführt
werden, wie dies bei der Klassiervorrichtung gemäß Fig. 10 der
Fall ist.
Zur Einstellung der Trenngrenzen werden vorteilhaft die Begrenzungswände
der Abströmkanäle verstellbar ausgebildet, derart, daß
die Lage ihrer Vorderkanten in Umlenk- und radialer Richtung verändert
werden können. Mit Klappen läßt sich in bekannter Weise
die Lage in radialer Richtung kombiniert einstellen. Zur Einstellung
in Umlenkrichtung kann gleichzeitig eine Verschiebungsmöglichkeit
vorgesehen werden. Wichtig ist die vollständige gegenseitige
Abdichtung der Abströmkanäle. Deshalb sind oft auch auswechselbare
verschiedene Begrenzungswände vorteilhaft.
In Fig. 8 ist eine vorteilhafte Windsichtanlage gezeigt. Es ist
eine pneumatische Guteinführung in die Klassierzone vorgesehen.
Für die Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es sehr
wichtig, daß das Gut an der Guteinführungsstelle 11 mit konstanter
Geschwindigkeit in die Sichtzone eingeführt wird. Bei pneumatischer
Gutzufuhr läßt sich dies erfindungsgemäß besonders vorteilhaft
dadurch erreichen, daß in einer pneumatischen Förderstrecke des
Gutzuführkanals 10 vor der Gutzuführungsstelle 11
in die Sichtzone 7 eine Druckmeßstrecke vorgesehen ist und daß
der in dieser Druckmeßstrecke entstehende Druckabfall zur Regelung
des Gutstroms dient. Zweckmäßig wird der Ausfluß aus einer Auslauföffnung
35 eines als Massenflußbunker ausgebildeten Aufgabebehälters
34 geregelt, indem ein Schieber 36 oder eine ähnliche Ventileinrichtung
verstellt wird. Alle schrägen Wände 37 des Bunkers 34
sind belüftet zur Sicherstellung eines gleichmäßigen Gutstroms. Der
Schieber 36 ist vor der Auslauföffnung 35 vorgesehen. Das
aus der Auslauföffnung 35 ausfließende Gut wird mittels eines
Injektors 38 in den Gutzuführkanal 10 eingeführt.
Das Gut wird hier in vier Feingutfraktionen getrennt,
die durch die Abströmkanäle 3, 4, 5 und 6 abgeführt werden. Die
Begrenzungswände dieser Abströmkanäle sind verstellbar. Die abgeführten
Gutfraktionen werden entweder in Filter 39 oder in
Zyklonen 40 abgeschieden. Die Abscheidung soll möglichst vollständig
sein. Deshalb sind zweckmäßig Filter zu wählen, wenn sich
in den Fraktionen höhere Gutanteile unter 5 bis 10 µm Teilchengröße
befinden. Beim Sichter gemäß Fig. 8 ist dieses für die
durch den Abströmkanal 3 abgeführte feinste Feingutfraktion vorgesehen,
während die durch die Abströmkanäle 5 und 6 abgeführten
gröberen Feingutfraktionen in Zyklonen 40 abgeschieden werden.
Zur Einstellung einer besonders scharfen Trennung zwischen den
in den Abströmkanälen 3 und 5 abgeführten Fraktionen wird die
im Abströmkanal 4 abgeführte Feingutfraktion im geschlossenen
Kreislauf geführt. Ihre Trägerluft dient gleichzeitig zur Gutbeschleunigung
in dem Gutzuführungskanal 10. Die in den Zyklonen 40
vom Feingut befreite Luft strömt durch die Zuströmkanäle
2 b und 2 c wieder in die Klassierzone 7. Die durch den Abströmkanal
3 abgeführte Luft strömt nach Abscheidung der feinsten Fraktion
durch den Filter 39 ins Freie. Eine entsprechende Luftmenge wird
durch den Zuströmkanal 2 a angesaugt. Das Grobgut fliegt durch die
Grobgutaustrittsöffnung 8 aus der Klassierzone 7 und gelangt
in die durch den Zuströmkanal 12 zugeführte äußere Strömung 9.
Diese durchströmt den Grobgutauffangbehälter 13 a halbkreisförmig
im unteren Teil und verläßt ihn nach oben durch den Auslaßkanal
16 im oberen Teil. Ein Teil des Grobguts wird durch die Zellenradschleuse
17 ausgetragen. Der andere Teil wird durch einen Zyklon
41 aus der äußeren Strömung abgeschieden, die weitgehend gutfrei
durch den Zuströmkanal 12 wieder zugeführt wird.
In Fig. 10 ist ein rotationssymmetrischer Sichter für große Mengenleistung
gezeigt, bei dem das Gut aus einem ringförmigen Aufgabebehälter
34, der wieder als Massenflußbunker ausgebildet ist,
durch eine einstellbare Auslauföffnung 35 in einen ringförmigen
vertikalen Gutzuführkanal 10 ausfließt. Der Aufgabebehälter
34 hat eine senkrechte Wand und eine schräge, belüftete Bodenwand
37. Die Ausflußmenge kann über den in einer Druckmeßstrecke
im Beschleunigungsteil des Gutzuführungskanals 10 mit nicht dargestellten
Druckmeßeinrichtungen meßbaren Druckabfall auf konstanten
Gutstrom geregelt werden, wozu das Schieberventil 36
von einem Regler entsprechend verstellt wird. Im Gutzuführkanal
10 herrscht eine von oben nach unten verlaufende Strömung,
die das Gut auf die Guteinführungsgeschwindigkeit beschleunigt,
mit der es aus dessen Mündung 11 in die Sichtströmung
am Beginn der gekrümmten inneren Umlenkwand 1 und in deren Richtung
eintritt. Die Beschleunigung erfolgt im wesentlichen pneumatisch.
Nur bei großen Partikeln über 1 mm und kleiner Gutzuführgeschwindigkeit
wird die Beschleunigung durch die Schwerkraft merklich
unterstützt. Alle übrigen Merkmale zur Verwirklichung des
erfindungsgemäßen Klassierverfahrens ergeben sich unmittelbar aus
Fig. 10 mit den bereits erklärten Bezeichnungen. Die durch den
Zuströmkanal 12 zugeführte äußere Strömung 9 führt zu einer Querstromsichtung
des Grobguts in die durch den Abströmkanal 13 abgeführte
gröbere Grobgutfraktion und die durch den Abströmkanal
14 abgeführte feinere Grobgutfraktion. Zur Variation der Trenngrenze
zwischen diesen beiden Grobgutfraktionen kann eine schneidenförmige
Kante 49 an der inneren Kante zwischen den Kanälen 13 und 14
vertikal verschoben werden. Die Kanäle zur Zuführung und weiteren
Abführung des Strömungsmittels für die Klassierströmung und die
äußere Strömung können auf verschiedene Weise ausgeführt werden.
In Fig. 10 ist beispielhaft eine Zuführung durch zentrale Kanäle
42 und 47 und eine Abführung durch Spiralgehäuse 45 und 46 vorgesehen.
Man erkennt, daß die pneumatische vertikale Gutzuführung
von oben nach unten eine konstruktive raumsparende und sehr zweckmäßige Ausbildung der
Klassiereinrichtung zuläßt, weil die Spiralgehäuse 45 und 46 beispielsweise
relativ nah an der Mittelachse 50 liegen und der
Zuströmkanal 2 für die Sichtströmung sowie der Zuströmkanal 12
für die äußere Strömung ebenfalls an oder nahe der Achse 50,
mit geringer Neigung zu ihr verlaufen und weil vor allem die Abführung
der gröbsten Fraktion durch den Kanal 13 vertikal nach unten
und nicht nach außen zu größeren Durchmessern erfolgt.
In Fig. 11 ist ein gegenüber Fig. 10 etwas abgewandelter rotationssymmetrischer erfindungsgemäßer Umlenksichter mit jedoch grundsätzlich
gleichem Aufbau dargestellt. Die Einführung des Gutstroms
erfolgt an der Gutzuführungsstelle 11 mit einem kleinen radialen
Abstand 27 von der inneren Umlenkwand 1, der kleiner ist als der
radiale Abstand 28 von der äußeren Grobgutaustrittsöffnung 8. Zwischen
Guteinführungsstelle 11 und innerer Umlenkwand 1 liegt also eine
gutfreie Strömungsschicht 29. Mit Schaufeln 48 zwischen dem Gutzuführkanal
10 und der sich nach vorn an die Umlenkwand 1 anschließenden
Strömungskanalwand wird dieser Strömungsschicht 29
eine rotierende Strömungskomponente um die Mittelachse 50 erteilt.
Dadurch wird die Umlenkung der sich an der inneren Umlenkwand 1
anlegenden Klassierströmung um große Winkel erleichtert. Eine
solche rotierende Strömungskomponente kann auch der durch den
Zuströmkanal 2 einströmenden Klassierströmung und/oder dem durch
den den Gutzuführkanal 10 zugeführten Gutstrom erteilt werden.
Der in den Fig. 10 und 11 gezeigte Aufbau der erfindungsgemäßen
Klassiervorrichtung läßt sich grundsätzlich auch bei flüssigem
Strömungsmittel anwenden.
In Fig. 12 ist eine rotationssymmetrische Ausführungsform dargestellt,
bei der der Gutstrom in einem von unten nach oben zu
seiner Mündungsöffnung verlaufenden Gutzuführkanal 10 der
Klassierzone 7 von unten nach oben zugegeben wird. Diese
Konstruktion eignet sich insbesondere zur Kombination mit Mühlen,
z. B. Schüsselmühlen, die unmittelbar unter einer Klassiervorrichtung
angebracht sind. Das Gut wird dann von einem Luftstrom unmittelbar
aus der Mühle durch den Gutzuführkanal 10 in die
Klassierzone gefördert. Die Auffächerung des Gutes in der Klassierzone
7 kann wieder benutzt werden, mehrere Feingutfraktionen durch
mehrere Abströmkanäle 3, 4 usw. aus der Klassierzone 7 abzuziehen.
Wird nur eine einzige Feingutfraktion gewünscht, so genügt ein
einziger Abströmkanal 3, wie ihn der in Fig. 12 dargestellte
Sichter zeigt. Das durch die Grobgutaustrittsöffnung 8 hindurchtretende
Grobgut gelangt in die durch den Zuströmkanal 12 zugeführte äußere
Strömung 9 und wird durch den Abströmkanal 13 abgeführt. Die
weitere Führung der mit dem Feingut und dem Grobgut beladenen
Strömungsmengen kann auf verschiedene Weise erfolgen. In Fig. 12
wird die äußere mit Grobgut beladene Strömung über tangentiale
Leitschaufeln 52 einem zentralen Zyklon 51 zugeführt. Das zentral
abgeschiedene Grobgut wird gegebenenfalls zusammen mit einem
Luftstrom über eine Leitung 46 zurück in die Mühle geleitet. Die
Abführung der durch den Abströmkanal 3 ringförmig aus der Klassierzone
austretenden mit dem Feingut beladenen Klassierströmung erfolgt
zweckmäßig durch mehrere Kanäle. Es können unmittelbar
Zyklone nachgeschaltet werden oder es kann die in Kanäle aufgeteilte Strömung
durch in Fig. 12 angedeutete Krümmer 45 nach oben abgeführt
werden. Auch bei dieser, insbesondere für bereits in einem Trägermittelstrom
suspendierte Gut geeigneten Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Klassiervorrichtung mit vertikal von unten nach
oben erfolgender Gutzufuhr in die Klassierzone gestaltet sich
die konstruktive Verwirklichung besonders einfach und raumsparend.
Ganz allgemein gilt jedoch, daß bei rotationssymmetrischer Ausführungsform
und pneumatischer oder hydraulischer Gutzufuhr von
oben (Fig. 10) oder von unten (Fig. 12) die Umlenkung der Klassierströmung
sowohl nach außen als auch nach innen erfolgen kann. In
Fig. 10 und 12 ist jeweils nur eine Möglichkeit gezeigt. Bei der
Ausführungsform nach Fig. 11 kommt nur die Umlenkung nach außen
in Frage. Sowohl bei der Umlenkung nach außen als auch nach innen
ist die Parallelität der umgelenkten Klassierströmung nicht exakt
gegeben, wenn die ringförmigen Zu- und Abströmkanäle der Klassierströmung
gleiche Querschnitte haben. Bei der Umlenkung nach außen
konvergieren die Stromlinien etwas, während sie bei der Umlenkung
nach innen ein wenig divergieren. Letzteres ist für die Sichtung
günstiger. Bei großem Durchmesser D, siehe Fig. 9, 10 und 12,
im Verhältnis zur radialen Abmessung der Klassierströmung spielt
die Abweichung von der Parallelität keine ins Gewicht fallende
Rolle.
Claims (15)
1. Verfahren zur kontinuierlichen Fliehkraftklassierung eines
stetigen Stromes von körnigem Gut in wenigstens eine Grobgutfraktion
und wenigstens eine Feingutfraktion in einer umgelenkten
Strömung entweder in einem gasförmigen Strömungsmittel bei
Trenngrenzen zwischen etwa 1 µm und 100 µm und einem Massenstromverhältnis
des zugeführten Gutstroms zum Klassiergasstrom
bis zu größenordnungsmäßig 10 oder in einem flüssigen Strömungsmittel
bei Trenngrenzen zwischen etwa 10 µm und 1 mm, bei dem
der Gutstrom in einer dünnen Schicht in eine in der Klassierzone
umgelenkte, innen an einer gekrümmten inneren Umlenkwand
längs eines inneren Umlenkwinkels von etwa 45° bis über 180°
anliegende, und außen längs eines kleineren äußeren Umlenkwinkels,
längs dessen sie von keiner Wand geführt wird, an eine
zur Abführung der Grobgutfraktion dienende äußere Strömung angrenzende
im wesentlichen parallel zur inneren Umlenkwand verlaufende
Klassierströmung im Bereich des Beginns der Krümmung
der inneren Umlenkwand innen mit einer Geschwindigkeitskomponente
in Richtung der Klassierströmung von mindestens der halben
Geschwindigkeit der Klassierströmung an dieser Einführungsstelle
in diese eingeführt wird, und nach Auffächerung durch
die Fliehkraft die oder jede Feingutfraktion mit der abströmenden
Klassierströmung und höchstens einem Teil der äußeren
Strömung, und daß die oder jede Grobgutfraktion mit der äußeren
Strömung und höchstens einem Teil der Klassierströmung abgeführt
wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Radienverhältnis (r a : r i ) von äußerer zu innerer Krümmung
der Klassierströmung weniger als etwa 5 : 1 beträgt,
und daß der Gutstrom schräg mit einer um nicht mehr als 45° von
der Strömungsrichtung der Klassierströmung abweichenden Richtung
in diese eingeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gutstrom in eine umgelenkte, im wesentlichen parallele
Klassierströmung eingeführt wird, deren Radienverhältnis
(r a : r i ) von äußerer zu innerer Krümmung 3 : 1 bis 2 : 1 beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gutstrom an der Einführungsstelle der Klassierströmung
in diese mit einer nach außen gerichteten Geschwindigkeitskomponente,
die kleiner ist als die Geschwindigkeitskomponente
in Richtung der Klassierströmung, eingeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gutstrom in einem radialen Abstand von der inneren
Umlenkwand, der kleiner ist als der reale Abstand von der
äußeren Klassierströmungsgrenze, in die Klassierströmung eingeführt
wird.
5. Vorrichtung zur kontinuierlichen Fliehkraftklassierung
eines stetigen Stroms von körnigem Gut in wenigstens eine
Grobgutfraktion und wenigstens eine Feingutfraktion in einer
umgelenkten Strömung entweder in einem gasförmigen
Strömungsmittel bei Trenngrenzen zwischen etwa 1 µm und 100 µm
und einem Massenstromverhältnis des zugeführten Gutstroms zum
Klassiergasstrom bis zu größenordnungsmäßig 10 oder in einem
flüssigen Strömungsmittel bei Trenngrenzen zwischen etwa 10 µm
und 1 mm,
mit einem Strömungskanal zur Führung einer Klassierströmung, auf dessen einer Seite an einer Guteinführungsstelle (11) eine Gutzuführeinrichtung (10) mündet und
auf dessen der Guteinführungsstelle gegenüberliegenden Seite in der Kanalwandung eine Grobgutaustrittsöffnung (8) für den Austritt von Grobgut aus der Klassierströmung vorgesehen ist, die eine deren Ende bildenden, den Guttrajekorien schräg entgegenstehende Kante (21) sowie außerhalb des Strömungskanals eine sich an die Grobgutaustrittsöffnung anschließende Grobgutabführeinrichtung (13) aufweist,
bei der der Strömungskanal zur Umlenkung der Klassierströmung innen mit einem Umlenkwinkel von wenigstens 45°, insbes. wenigstens 60°, vorzugsweise wenigstens 90°, bis über 180° stetig gekrümmt ist, und bei der die Gutzuführungseinrichtung (10) im Bereich des Beginns der inneren Kanalkrümmung in der Nähe der inneren Umlenkwand mündet und den Gutstrom in einer dünnen Schicht zuführt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Guteinführeinrichtung (10) in einer Richtung, die von der der Klassierströmung um weniger als 45° abweicht, schräg in den Strömungskanal mündet,
daß die das Ende der Grobgutaustrittsöffnung (8) bildende Kante (21) nach einem äußeren Umlenkwinkel ( α a ), der kleiner ist als der innere Umlenkwinkel ( α i ) in Fortsetzung der am Beginn der Grobgutaustrittsöffnung (8) endenden äußeren Kanalwand oder radial hierzu etwas versetzt angeordnet ist, daß das Radienverhältnis (r a : r i ) von äußerer zu innerer Krümmung des Strömungskanals weniger als 5 : 1 beträgt und daß auf der Seite der Grobgutaustrittsöffnung (8) neben dem Strömungskanal ein am Beginn der Grobgutaustrittsöffnung (8) in die Grobgutabführeinrichtung (13) mündender Zuführkanal (12) für gutfreies Strömungsmittel vorgesehen ist, aus dem dieses zur Abführung der Grobgutfraktion etwa parallel zur Klassierströmung austritt.
mit einem Strömungskanal zur Führung einer Klassierströmung, auf dessen einer Seite an einer Guteinführungsstelle (11) eine Gutzuführeinrichtung (10) mündet und
auf dessen der Guteinführungsstelle gegenüberliegenden Seite in der Kanalwandung eine Grobgutaustrittsöffnung (8) für den Austritt von Grobgut aus der Klassierströmung vorgesehen ist, die eine deren Ende bildenden, den Guttrajekorien schräg entgegenstehende Kante (21) sowie außerhalb des Strömungskanals eine sich an die Grobgutaustrittsöffnung anschließende Grobgutabführeinrichtung (13) aufweist,
bei der der Strömungskanal zur Umlenkung der Klassierströmung innen mit einem Umlenkwinkel von wenigstens 45°, insbes. wenigstens 60°, vorzugsweise wenigstens 90°, bis über 180° stetig gekrümmt ist, und bei der die Gutzuführungseinrichtung (10) im Bereich des Beginns der inneren Kanalkrümmung in der Nähe der inneren Umlenkwand mündet und den Gutstrom in einer dünnen Schicht zuführt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Guteinführeinrichtung (10) in einer Richtung, die von der der Klassierströmung um weniger als 45° abweicht, schräg in den Strömungskanal mündet,
daß die das Ende der Grobgutaustrittsöffnung (8) bildende Kante (21) nach einem äußeren Umlenkwinkel ( α a ), der kleiner ist als der innere Umlenkwinkel ( α i ) in Fortsetzung der am Beginn der Grobgutaustrittsöffnung (8) endenden äußeren Kanalwand oder radial hierzu etwas versetzt angeordnet ist, daß das Radienverhältnis (r a : r i ) von äußerer zu innerer Krümmung des Strömungskanals weniger als 5 : 1 beträgt und daß auf der Seite der Grobgutaustrittsöffnung (8) neben dem Strömungskanal ein am Beginn der Grobgutaustrittsöffnung (8) in die Grobgutabführeinrichtung (13) mündender Zuführkanal (12) für gutfreies Strömungsmittel vorgesehen ist, aus dem dieses zur Abführung der Grobgutfraktion etwa parallel zur Klassierströmung austritt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Radienverhältnis (r a : r i ) von äußerer zu innerer Krümmung
des Strömungskanals 3 : 1 bis 2 : 1 beträgt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Krümmungsradius (r i ) der inneren Umlenkwand (1) des
Strömungskanals wenigstens 1 cm beträgt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7 mit von der
Kreisform abweichender Krümmung der inneren Umlenkwand,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Krümmung der inneren Umlenkwand (1) des Strömungskanals
in Strömungsrichtung zunimmt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die äußere Begrenzungswand des Strömungskanals vor der
Grobgutaustrittsöffnung (8) und/oder zur Unterteilung und
Parallelführung der Zuströmung vorgesehene Wände oder Leitschaufeln
(32) nahe vor der Trajektorie der gröbsten Partikel
endet.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei der der
Strömungskanal in Strömungsrichtung hinter der das Ende der
Grobgutaustrittsöffnung (8) bildenden Kante (21) in wenigstens
zwei Abströmkanäle (3, 4; 5, 6) für die Klassierströmung unterteilt
ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Strömungskanal mit stromlinienförmig ausgebildeten
glatten, an der Vorderkante vorzugsweise leicht abgerundeten
Begrenzungswänden unterteilt ist und die für die Trenngrenzen
der Feingutfraktionen maßgeblichen Vorderkanten der Begrenzungswände
von innen nach außen zu bei jeweils kleinerem
Umlenkwinkel liegen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstände der Vorderkanten (21) der Abströmkanäle (3, 4,
5) für die Klassierströmung in radialer Richtung und in Umlenkrichtung
auf die Partikelgröße der Feingutfraktionen und die
Gutbeladung derart abgestimmt ist, daß die von den Innenflächen
des jeweils in die umgelenkte Klassierströmung hineinragenden
Teile der Begrenzungswände ausgehenden, durch die
Gutreibung verstärkten Störungen der Parallelströmung nicht
über die nach innen anschließende Begrenzungswand hinaus in den
nächsten, weiter innen befindlichen Abströmkanal gelangen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7 oder 9 bis
11, bei der die innere Umlenkwand (1) als Kreiszylinder ausgebildet
ist, der langsam um seine Längsachse (50) rotierbar ist
und auf dessen Vorderseite die umgelenkte Klassierströmung
anliegt,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der Rückseite des Kreiszylinders anhaftendes Feingut
mittels dort vorgesehener Schaber, Bürsten oder ähnlicher
Einrichtungen (30) abnehmbar ist (Fig. 7).
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der der
Strömungskanal einen kreisringförmigen Querschnitt hat, auf
dessen Innenseite koaxial eine Gutzuführeinrichtung (10)
rotationssymmetrisch mündet und auf dessen Außenseite koaxial
die Grobgutaustrittsöffnung (8) und eine rotationssymmetrische
Grobgutabführeinrichtung (13) vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die innere Umlenkwand (1) nach außen von der Mittelachse
(50) weg gekrümmt ist und daß Leitschaufeln (32) oder entsprechende
Einrichtungen zur Strömungsführung, durch welche die
zwischen innerer Wand und Guteinführstelle gutfrei zugeführte
Klassierströmung und gegebenenfalls die der Guteinführung
dienende Trägermittelströmung und/oder die Klassierströmung
eine um die Mittelachse rotierende Strömungskomponente enthält,
vorgesehen ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der der
Strömungskanal einen kreisringförmigen Querschnitt hat, auf
dessen Innenseite koaxial eine Gutzuführeinrichtung rotationssymmetrisch
mündet und auf dessen Außenseite koaxial die Grobgutaustrittsöffnung
und eine rotationssymmetrische Grobgutabführeinrichtung
vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittelachse (50) des Strömungskanals im wesentlichen
vertikal ausgerichtet ist und daß der Gutzuführungskanal (10)
für den mit dem Gutstrom beladenen Trägermittelstrom im Innenraum
des Strömungskanals von oben nach unten zu seiner Mündungsöffnung
verläuft (Fig. 11).
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7 für einen in
einem Trägermittelstrom suspendierten Gutstrom, bei der der
Strömungskanal einen kreisringförmigen Querschnitt hat, auf
dessen Innenseite koaxial eine Gutzuführeinrichtung rotationssymmetrisch
mündet und auf dessen Außenseite koaxial die Grobgutaustrittsöffnung
und eine rotationssymmetrische Grobgutabführeinrichtung
vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittelachse (50) des Strömungskanals im wesentlichen
vertikal ausgerichtet ist und daß der Gutzuführungskanal (10)
im Innenraum des Strömungskanals von unten nach oben zu seiner
Mündungsöffnung an der Guteinführungsstelle (11) verläuft und
der Trägermittel-Gutstrom unmittelbar in den Gutzuführungskanal
(10) eingeleitet wird (Fig. 12).
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