DE4132339C2

DE4132339C2 - Turbo-Fliehkraftsichter

Info

Publication number: DE4132339C2
Application number: DE4132339A
Authority: DE
Inventors: Karl Kaufmann
Original assignee: ENERGIETECHNIK AG VADUZ
Current assignee: ENGMA ENGINEERS BEHEER, UTRECHT, NL
Priority date: 1991-09-27
Filing date: 1991-09-27
Publication date: 1993-12-02
Anticipated expiration: 2011-09-28
Also published as: ATE164331T1; EP0534483A2; EP0534483B1; DE4132339A1; EP0534483A3; DE59209249D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Turbo-Fliehkraftsichter entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Auf dem Gebiet der Turbo-Fliehkraftsichter sind viele brauchbare Ausführungen bekannt. Das Prinzip der Sichtung in allen diesen Einrichtungen besteht darin, den in einem Luftstrom befindlichen Gutteilchen eine Fliehkraft entgegen der auf die Teilchen wirkenden Schleppkraft des Luftstromes aufzuzwingen und sie somit voneinander zu trennen. Hierzu führt man die mit Gutteilchen beladene Luft von außen nach innen durch ein sich schnell drehendes Sichterrad entgegen dem von dieser erzeugten Luftstrom, welcher von innen nach außen gerichtet ist (vgl. z. B. DE-PS 35 08 889). Hierzu verwendet man ein starkes Gebläse, das bewirkt, daß die Partikel die Umfangsgeschwindigkeit des Sichterrades und eine bestimmte Fliehkraft annehmen. Für bestimmte Gutteilchen (Grenzkorn) stellt sich am Umfang des Sichterrades ein Gleichgewicht zwischen der nach außen wirkenden Fliehkraft und der nach innen wirkenden Schleppkraft ein. Nur die entsprechend "feinen" Gutteilchen gelangen dann durch das Sichterrad nach innen in den Feingutbereich. Die entsprechend "groben" Gutteilchen bleiben im Außenbereich der Turbine und fallen als Grobgut an.

Der Sichtvorgang vollzieht sich nach folgender mathematischer Formel:

Aus dieser Formel ist zu ersehen, daß in diesem Sichtvorgang mit höherer Umfangsgeschwindigkeit (v_U) und kleiner werdendem Sichterraddurchmesser (D_T) kleinere Feingutgrößen (d_F) erreicht werden können. Die maximal zu erreichende Umfangsgeschwindigkeit (v_U) ist aber durch die Kennwerte der verwendbaren Baustoffe für das Sichterrad begrenzt. Wählt man nun auch noch kleine Sichterraddurchmesser (D_T), um die Feingutkorngröße zu verkleinern, so kommt man zu relativ kleinen Sichterradoberflächen. Die Oberfläche des Sichterrades bzw. deren freier Durchtrittsquerschnitt ist aber maßgebend für die zu erzielende Menge Feingut, die sich aus der relativ niedrigen Gutbeladung der Sichtluft und der möglichst niedrigen radialen Durchtrittsgeschwindigkeit (v_R) bei der gegebenen Sichterradoberfläche für "hochfeine" Sichtgüter ergibt. Demzufolge muß man das Sichterrad also länger bauen. Dies hat aber zur Folge, daß sich auf der Sichterradlänge eine ungleichmäßige radiale Durchtrittsgeschwindigkeit ergibt und man dadurch eine feine bis gröbere Kornverteilung im Feingut erhält.

Bei den herkömmlichen Einrichtungen wird in der Regel das Feingut-Sichtluft-Gemisch über die Stirnseiten des Sichterrades abgeführt. Aus dem Verhältnis von Länge (L) und Durchmesser (D) bei einseitiger Absaugung mit D/L von ca. 1:1 und bei zweiseitiger Absaugung mit D/L von ca. 1:2, ergeben sich daher nur relativ kurze nutzbare Sichterradlängen. Diese Konstruktionen haben den Nachteil, daß die Abführung des Feingut- Sichtluft-Gemisches mindestens bei zweiseitiger Absaugung durch die Lagerung und den Antrieb des Sichterrades behindert wird.

Zwangsläufig ergeben sich dadurch auch große Lagerabstände mit niedrigen Eigenfrequenzen des Sichterrades, wodurch das Sichterrad für die gewünschten hohen Drehzahlen unbrauchbar wird. Bei Lagerung des Sichterrades im Feingut-Sichtluft-Gemisch bzw. bei Hindurchführung des Feingut-Sichtluft-Gemisches durch die Lagerung ergeben sich zudem unverhältnismäßig teure Konstruktionen, wobei das Durchmesser-Längen-Verhältnis von ca. 1:2 auch nicht überschritten werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Turbo-Fliehkraftsichter hinsichtlich der Betriebsfrequenzen und hinsichtlich des Durchmesser-Längen-Verhältnisses zu verbessern.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Demgemäß wird das Feingut-Sichtluft-Gemisch auf entsprechend großen Längenabschnitten des Sichterrades mit der zum Sichten notwendigen Radialgeschwindigkeit von außen nach innen gesaugt und auf entsprechend kurzen Längenabschnitten des Sichterrades mit einer weitaus höheren, z. B. 3-6fachen Radialgeschwindigkeit von innen nach außen gesaugt. Dadurch können z. B. Sichterradlängen mit einem wirksamen Sichtbereich von einem Durchmesser-Längen-Verhältnis von ca. 1:4 bis 1:8 konstruiert werden, wodurch sich wiederum die Durchsatzleistung wesentlich erhöhen läßt.

Außerdem hat die Anordnung der sektionsweise wechselnden An- und Absaugung auf dem Sichterradmantel für das Feingut- Sichtluft-Gemisch gemäß der vorliegenden Erfindung den Vorteil, daß das von dem Sichterrad erzeugte Druckgefälle, welches für die Absaugung durch ein externes Gebläse überwunden werden müßte, bis auf geringe Druckverluste quasi aufgehoben wird. Da dieses Druckgefälle zum Sichten bei hoher Feinheit nicht unerheblich hoch ist und hierfür entsprechend große, z. T. zweistufige hintereinander angeordnete Gebläse und demzufolge auch entsprechend druckfeste Luftführungs- und Filtereinrichtungen notwendig wären, können diese bei vorliegender Erfindung z. T. entfallen, bzw. wesentlich vereinfacht werden.

Auch die Anordnung der Lagerungen und Antriebe an den nun nicht mehr für die Absaugung des Feingut-Sichtluft-Gemisches notwendigerweise zu verwendenden Stirnseiten können in einfacher, konventioneller Bauweise vorgesehen werden und erlauben bei z. B. großen notwendigen Antriebsleistungen die Anordnung der Antriebe an beiden Seiten des Sichterrades.

Aufgrund der sich bei vorliegender Erfindung ergebenden Vorteile:

- größere aktive Sichterradoberfläche
- Aufhebung des Druckgefälles
- einfache und konventionelle Anordnung von Lagerung und Regelantrieben

kann man größere Sichter zur Erzeugung feinster Feingüter bei höheren Durchsatzleistungen und geringeren Baukosten herstellen.

Nachfolgend wird eine Sichteinrichtung gemäß vorliegender Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bekannten Turbo-Fliehkraftsichters mit zugehörigem Mahl- Sichtkreislauf,

Fig. 2-4 Axialschnitte verschiedener Sichter gemäß der Erfindung,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie A-B in Fig. 6 und 7,

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie C-D in Fig. 5 und

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie E-F in Fig. 5.

Fig. 1 zeigt einen bekannten Mahl-Sichtkreislauf mit einem Turbofliehkraftsichter mit einem Sichterrad 1, z. B. zur Vermahlung von Zement, der von einer Kugelmühle 2′ beaufschlagt wird. Das Aufgabegut 9′ wird aus einem Silo 4′ über eine Zellenschleuse 3′ regelbar der Kugelmühle 2′ zugeführt nach dem Mahlen in der Kugelmühle 2′ wird das Kugelmühlengut 13′ über ein Becherwerk 11′ und eine Schnecke 6′ unter Luftabschluß mittels einer Zellenschleuse 3′ auf den Turbo-Fliehkraftsichter aufgegeben. Eine Verteilung des Kugelmühlengutes 13′ auf die ganze Länge des Turbo-Fliehkraftsichter erfolgt durch eine Aufgaberinne 10′. Das durch einen Motor 7′ angetriebene Sichterrad 1 des Turbo-Fliehkraftsichters trennt das Kugelmülengut 13′ in Grobgut 12′ und Feingut 17′ mittels der von außen zugeführten Sichtluft 14′, die auch gleichzeitig die Entstaubung der Kugelmühle 2′ mit übernehmen kann. Das Grobgut 12′ fällt nach unten in eine Förderschnecke 6′ und gelangt unter Luftabschluß mittels einer Zellenschleuse 3′ zurück in die Aufgabe der Kugelmühle 2′. Das Feingut 17′ wird zusammen mit der Sichtluft 14′ durch das Sichterrad 1 des Turbo-Fliehkraftsichters abgesaugt und Zyklonabscheidern 5′ zugeführt. Ein großer Anteil Feingut 17′ wird dort abgeschieden und mittels Zellenschleusen 3′ ausgetragen. Die Sichtluft 14′ und der kleinere Anteil Feingut 17′ gelangt in einen Entstaubungsfilter 16′. Dort wird das restliche Feingut 17′ von der Sichtluft getrennt und ebenfalls über eine Zellenschleuse 3′ ausgetragen. Ein Ventilator 15′ saugt die Sichtluft 14′ aus dem System an und fördert sie aus dem Mahlsichtkreislauf ins Freie. Für die Anwendung eines solchen Mahlsichtkreislaufes zur Herstellung sehr kleiner Feingutkorngrößen mußten bisher mehrere leistungsfähige Sichter nebeneinander gestellt werden, um die Durchsatzmenge aufnehmen zu können. Das führte zu komplizierteren und aufwendigeren Maschinenanordnungen, wobei die größte Schwierigkeit darin bestand, die nebeneinander angeordneten Sichter auf die gleiche Feingutkorngröße einzustellen, um ein einheitliches Produkt zu bekommen.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen verschiedene Ausführungsformen des Sichterrades.

Fig. 2 zeigt ein zweiseitig gelagertes Sichterrad 1 mit einem Durchmesser-Längen-Verhältnis D/L von ca. 1:1. Der größere, zum Sichten verwendete, von außen nach innen durchströmte Längenabschnitt 2 ist durch eine Dichtung 3 auf dem Umfang des Sichterrades 1 von dem kleineren, zum Absaugen des Feingut- Luftgemisches 4 verwendeten, von innen nach außen durchströmten Längenabschnittes 5 getrennt. Ein Sichtraum 6 befindet sich über dem größeren Längenabschnitt 2 und ein Ventilationsraum 7, der zum Absaugen des Feingut-Luftgemisches 4 dient, befindet sich über dem kürzeren Längenabschnitt 5, der auch als Ventilator mit Ventilationsschaufeln 8 gleichen oder größeren Durchmessers als diese im Sichtbereich ausgebildet sein könnte.

Fig. 3 zeigt ein zweiseitig gelagertes Sichterrad 9 mit einem Durchmesser-Längen-Verhältnis D/L von ca. 1:2. Bei dieser Anordnung gibt es zwei größere Längenabschnitte 2 zum Sichten, die das Feingut-Luftgemisch 4 in einen gemeinsamen zum Absaugen vorgesehenen Längenabschnitt 5 in den Ventilationsraum 7 abgeben. Durch zwei Dichtungen 3 am Umfang des Sichterrades 9 sind Sichtraum 6 und Ventilationsraum 7 voneinander getrennt. Lager 10 befindet sich auf beiden Stirnseiten des Sichterrades 9. Das Sichterrad 9 wird von einem Motor 11 angetrieben.

Fig. 4 zeigt ein zweiseitig gelagertes Sichterrad 12 mit einem Durchmesser-Längen-Verhältnis D/L von ca. 1:4. Dieses Sichterrades ist mit zwei gemeinsamen, zum Absaugen vorgesehenen Längenabschnitten 5 versehen, die von jeweils größeren, zum Sichten dienenden Längenabschnitten 2 und 13 mit Feingut- Luftgemisch 4 gespeist werden, wobei der mittlere Längenabschnitt 13 etwa doppelt so groß ist wie ein Längenabschnitt 2. Der Antrieb des in Lagern 10 zweiseitig gelagerten Sichterrades 12, erfolgt in diesem Fall durch zwei Motoren 11, die mit Kupplungen mit dem Sichterrad 12 verbunden sind, wie auch die Sichterräder 1 und 9 mit den Motoren 11.

In dieser Weise können Sichterräder gewissermaßen wie in einem Baukastenprinzip aufgebaut werden und zu einer, der Festigkeit des Sichterrades entsprechenden beliebigen Länge mit einem Durchmesser-Längenverhältnis D/L von bis zu 1:6 oder 1:8 verlängert werden.

Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt A-B in Fig. 6 und 7, Querschnitte C-D bzw. E-F in Fig. 5 eines Turbo-Fliehkraftsichters. Es handelt sich hierbei um einen Sichter mit einem Durchmesser-Längen-Verhältnis D/L von ca. 1:2. Das Sichterrad 1 ist über eine Welle einseitig angetrieben. Die Lagerung erfolgt zweiseitig in den Lagern 10, die auf einem Gehäuseunterteil aufgebaut sind. Das Sichterrad 1 hat zwei Sichträume 6 für die Ansaugung und einen Ventilationsraum 7 für die Absaugung des Feingut-Sichtluftgemisches. Die Sichterradblätter haben in allen Räumen 6 und 7 gleichen Durchmesser. Zwischen den Räumen 6 und 7 befinden sich zwei Dichtungen 3, die verhindern, daß ungesichtetes Aufgabegut in den Feingut-Sichtluft-Raum gelangen kann. Das Gehäuseoberteil, welches im Mittelpunkt des Sichterrades 1 vom Gehäuseunterteil getrennt ist, hat einen Sichtguteinlauf 14. Zwei doppelseitige Luft-Förderrinnen 15 verteilen das Aufgabegut in mehrere auf der Länge des Sichterrades 1 tangential in Drehrichtung angebrachte Aufgabetrichter 16, die dafür sorgen, daß das Aufgabegut gleichmäßig auf der Länge des Sichterrades 1 im Bereich des Sichtraumes 6 verteilt wird. Die Ansaugung der Sichtluft 17 erfolgt über eine Ansaugöffnung 18 im Gehäuseunterteil und wird durch die am Umfang des Sichterrades 1 angeordneten Luft-Leitschaufeln 19 hindurchgeführt, derart, daß die Sichtluft 17 tangential auf das Sichterrad 1 trifft und das im inneren Kreis der Luft-Leitschaufeln 19 zugeführte Aufgabegut mit sich reißt und in eine kreisende Bewegung in Drehrichtung des Sichterrades 1 versetzt. Hier setzt nun der schon anfangs beschriebene Sichtvorgang ein, der bewirkt, daß das Grobgut 20 nach außen geschleudert wird und das Feingut 21 mit der Sichtluft 17 durch den Sichtraum 6 gesaugt wird und als Feingut-Sichtluft-Gemisch über den Ventilationsraum 7 in den spiralförmigen Feingut-Sichtluft- Raum und den Absaugstutzen 22 einer Staubsammeleinrichtung zugeführt wird. Die Luft-Leitschaufeln 19 sind sowohl in der tangentialen Anströmrichtung 23 zum Sichterrad 1, als auch in ihrem Abstand 24 zum Mittelpunkt des Sichterrades 1 verstellbar angeordnet, um den optimalen Sichteffekt zu erzielen. Das Grobgut 20, welches am inneren Durchmesser der Luft-Leitschaufeln 19 kreist, wird durch Grobgutkanäle 25 im Bereich der Aufgabetrichter 16 abwechselnd mit diesen in einen bestimmten Sektor durch die Luft-Leitschaufeln 19 nach außen in den Grobgut-Sammelraum 26 abgeführt und mit tels zweiseitig angeordneten Luft-Förderrinnen 27 dem Grob gutauslaß 28 zugeführt. Sowohl die Ansaugöffnung 18 für die Ansaugung der Sichtluft 17, als auch der Absaugstutzen 22 für die Absaugung des Feingut-Sicht-Luftgemisches können um jeweils 90° um die Sichterradachse gedreht werden, um eine günstige Anordnung in einer Gesamtanlage zu finden.

Claims

1. Turbo-Fliehkraftsichter mit einem feststehenden Gehäuse, versehen mit einem oder mehreren Sichtguteinlässen, mit einem oder mehreren Sichtlufteinlässen, mit einem oder mehreren Feingut-Sichtluft-Gemisch-Auslässen und einem oder mehreren Grobgut-Auslässen, versehen mit einem an beiden Stirnseiten im Gehäuse gelagerten Sichterrad mit horizontaler Sichterradachse, sowie einem den Sichtraum begrenzenden, der Sichtluft richtungsgebenden Schaufelkranz mit sowohl in radialer Entfernung zur Sichterradachse, als auch in tangentialer Anströmungsrichtung zum Sichterradumfang verstellbaren Schaufeln, die in einem Sektor durchbrochen sind für die Zufuhr des Sichtgutes und die Abführung des Grobgutes, dadurch gekennzeichnet, daß das Sichterrad (1, 9, 12) sowohl als Sichter, als auch als Arbeitsventilator ausgebildet ist, und daß zum Sichten des Feingutes das Sichterrad (1; 9; 12) partiell mit Sichtluft und Feingut von außen nach innen mit entsprechend kleiner Radialgeschwindigkeit und zum Abführen von Sichtluft und Feingut von innen nach außen mit einer mehrfach größeren Radialgeschwindigkeit durchströmt wird.

2. Turbo-Fliehkraftsichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sichterrad (1, 9, 12) relativ kurze Längenabschnitte (5) zum Abführen von Sichtluft und Feingut an einer oder mehreren Stellen, vorzugsweise mittig, zwischen zwei längeren Längenabschnitten (2) zum Zuführen von Sichtluft und Feingut aufweist.

3. Turbo-Fliehkraftsichter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Sichterrades in den Zonen zur Zu- und Abfuhr des Feingut-Sichtluft-Gemisches unterschiedlich groß ist.

4. Turbo-Fliehkraftsichter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die relativ kurzen Längenabschnitte (5) zum Abführen des Feingut-Sichtluft- Gemisches als Ventilator ausgebildet sind.

5. Turbo-Fliehkraftsichter nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Längenabschnitten (2, 5) zur Zu- und Abfuhr des Feingut-Sichtluft- Gemisches Dichtungen (3) am Umfang des Sichterrades angebracht sind.

6. Turbo-Fliehkraftsichter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchmesser-Längen-Verhältnis in den Längenabschnitten der Zufuhr des Feingut-Sichtluft-Gemisches ein Verhältnis von 1:1 oder größer ist.

7. Turbo-Fliehkraftsichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei größeren Sichtereinheiten das Sichterrad zweiseitig angetrieben wird.

8. Turbo-Fliehkraftsichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Sichterrades regelbar ist.

9. Turbo-Fliehkraftsichter nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Längenabschnitten der Zu- und Ablauf von Aufgabe- und Grobgut in einem oder mehreren Schaufelsektoren so angeordnet sind, daß abwechselnd Aufgabegut dem Sichterrad tangential zugeführt und Grobgut tangential vom Sichterrad weggeführt wird.

10. Turbo-Fliehkraftsichter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhr des Aufgabegutes pneumatisch erfolgt.

11. Turbo-Fliehkraftsichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufgabegut vor der Zufuhr vorher dispergiert wird.

12. Turbo-Fliehkraftsichter nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zu- und Abführeinrichtungen über die Sichterradlänge verteilt sind, um diese gleichmäßig zu beaufschlagen.

13. Turbo-Fliehkraftsichter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialgeschwindigkeit zum Abführen des Feingut-Sichtluft- Gemisches 3- bis 6mal größer ist als die Radialgeschwindigkeit zum Zuführen des Feingut-Sichtluft-Gemisches.