EP0332031A2 - Zick-Zack-Sichter - Google Patents

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EP0332031A2
EP0332031A2 EP89103544A EP89103544A EP0332031A2 EP 0332031 A2 EP0332031 A2 EP 0332031A2 EP 89103544 A EP89103544 A EP 89103544A EP 89103544 A EP89103544 A EP 89103544A EP 0332031 A2 EP0332031 A2 EP 0332031A2
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air
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channel
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Hans Dr. Uhlemann
Heiko Dipl.-Ing. Herold
Reinhard Boeck
Hans Daun
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Bayer AG
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Bayer AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B4/00—Separating solids from solids by subjecting their mixture to gas currents
    • B07B4/02—Separating solids from solids by subjecting their mixture to gas currents while the mixtures fall
    • B07B4/04—Separating solids from solids by subjecting their mixture to gas currents while the mixtures fall in cascades

Definitions

  • the invention relates to a zigzag classifier with a classifying room and the associated air supply devices.
  • the throughput through such a sifter increases with its cross-sectional area, which, however, changes with regard to a uniform flow of sifting air, a more uniform material distribution, the thickness of the material layer and others. cannot be enlarged arbitrarily. If more kinks are provided to compensate for such irregularities, however, dimensioning the classifier and mastering the correct dimensions becomes problematic. This is particularly disadvantageous if the classifier is used with other equipment, e.g. should be combined with a fluidized bed spray granulator (see e.g. EP 163 836) to form a process engineering unit.
  • an airbed classifier For the dedusting of granular material at high throughputs, an airbed classifier was also developed, which e.g. is described in DE 1 507 686.
  • This classifier combines a strongly fluidized fluidized bed with a system of parallel zigzag channels arranged above it. The feed bed moves through the fluidized bed in such a way that coarse material emerges from the bed at the end. The fine material is checked for its grain size in the zigzag channels and, if the size falls below a predetermined limit, is transferred from the classifying air to a separator. The coarse grain, on the other hand, falls back into bed.
  • multi-channel zigzag sifters are on the market, in which the material to be sifted is evenly fed to the channels via a distributor screw.
  • the classifying air flows undosed to the parallel channels.
  • classifiers may only be operated with a low solids load.
  • the invention has for its object to improve the principle of zigzag screening so that a classifier with the lowest possible height and high selectivity can be realized.
  • the visual space is divided into zigzag channels connected in parallel in terms of flow technology, the length l of which is greater than its width b.
  • the length l is preferably greater than twice the width b.
  • This construction principle allows significantly lower construction heights with the same number of kinks.
  • the number of kinks for one and the same desired separation result can also be reduced because the thickness of the material layer to be sifted is so small that a significantly better screening process takes place at the individual kinks.
  • Preconditions for the division of the viewing space into a plurality of parallel channels are precautions which ensure that all channels are supplied with visual air evenly and independently of the respective loading of the channel by solid material.
  • the principle of "sound chokes” is advantageously used.
  • “Sound restrictors” are pinholes that in their work area, the visual air flows through them at sound speeds. Therefore, regardless of the pressure behind the pinhole, an amount of air flows through it, which is only determined by the hole cross section and the pressure in front of the pinhole. If, according to a preferred embodiment of the invention, a sound throttle is assigned to each viewing duct, then all ducts have the same air throughput with the same cross section of the perforated screens. Since the parallel viewing channels are all fed from the same collecting channel, the pressure in the collecting channel can be used to vary the viewing air flow rate of all channels evenly.
  • the cross sections of the channels are advantageously so narrowed below the feed point for the classifying air that the coarse grain of the desired size can just barely fall out of the classifying channel. Due to the particles falling out, the narrowing of the cross-section is fluidically increased the more particles pass the constriction. However, this leads to the desired stabilization of the flow distribution.
  • the constriction is given the shape of a zigzag channel.
  • zigzag channels have a particularly high resistance coefficient, which even exceeds that of labyrinth seals.
  • a control device At the lower end, where all parallel sifter channels open into a common space, a control device must be provided in the zigzag sifter according to the invention, which maintains such pressure in this space that no sifting air flows out of the channels downwards, but also no air from the surroundings is sucked in by the ducts. This is achieved by a corresponding regulation for the extraction of the classifier exhaust air.
  • the zigzag sifter shown schematically in Fig. 1 consists of a housing 1 with a collecting space 2 for the discharged material with the desired grain size, the zigzag sifter package and the air distribution channel 4 for the supply of the sifting air.
  • the zigzag sifter package consists of a plurality of vertically arranged, fluidically parallel zigzag channels 5 with attached return shafts 6. Through the return shafts 6, the undersize may be thrown back into a material bed. They can have smooth or zigzag channel walls.
  • the classifying air is fed to the air distribution pipe via a diaphragm or throttle (sound throttle) 11 through which the speed of sound flows (see also description of FIG. 3).
  • labyrinths zigzag-shaped narrow points
  • the labyrinth 12 ultimately serves to improve the selectivity when a different solids loading is to be expected in the classifier channels 5 and different pressure distributions result from this.
  • the constrictions 12 counteract flow instabilities which result from such different pressure distributions.
  • the air supply to the air distribution pipes 9 can be seen from FIG. 3.
  • the sifting air flows for the channels 5 are branched off in parallel from the air distribution channel 4.
  • Due to the arranged in the individual feeds to the air distribution pipes 9 throttles 11 ensures that in each air distribution pipe 9, regardless of the pressure behind the sound throttle, an amount of air flows that is determined only by the cross section and the pressure in front of the sound throttle. With the same cross section of the sound restrictors, the air throughput for all classifier channels is also the same.
  • the extraction for the classifier exhaust air is provided with a control device which ensures that ambient pressure prevails in the collection space 2.
  • the material viewed is discharged from the collecting space 2 through a rotary valve 13.

Abstract

Der Zick-Zack-Sichter weist einen mit Luftzuführungen (4,9) versehenen Sichtraum auf, der in strömungstechnisch parallel geschaltete, zickzackförmige Kanäle (5) unterteilt ist, deren Länge 1 größer ist als ihre Breite b. Auf diese Weise wird ein Sichterpaket mit vielen kleinen Kanalquerschnitten gebildet. Dieses Bauprinzip erlaubt bei einer gleichen Zahl von Knickstellen wesentlich geringere Bauhöhen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Zick-Zack-Sichter mit einem Sichtraum und den dazugehörigen Luftzuführungseinrich­tungen.
  • Aus dem US-Patent 1 861 248 ist ein Zick-Zack-Sichter zur Steigrohrwindsichtung von körnigen Gütern bekannt. Bei diesem Sichter handelt es sich um ein einfaches, vertikales, innen glattes Rohr mit rechteckigem Quer­schnitt, das abwechselnd nach rechts und nach links unter dem gleichen Winkel zur Vertikalen geneigt ist. Die groben Anteile des Aufgabegutes rutschen auf der jeweils unteren Wand des Kanals nach unten. Dabei müssen sie an den Knickstellen den von unten kommenden Sicht­luftstrom durchqueren. Bei jeder Durchquerung findet eine Abtrennung von Feinteilen statt, die für sich ge­nommen nicht zu einer scharfen Klassierung führt. Durch eine vielfache Wiederholung kann aber aufgrund eines Multiplikationseffektes letzten Endes eine sehr scharfe Separierung der Fraktionen erreicht werden.
  • Der Durchsatz durch einen solchen Sichter steigt mit dessen Querschnittsfläche, die sich aber im Hinblick auf eine gleichmäßige Durchströmung mit Sichtluft, auf eine gleichmäßigere Gutsverteilung, auf die Dicke der Guts­schicht u.a. nicht beliebig vergrößern läßt. Wenn zum Ausgleich solcher Unregelmäßigkeiten noch mehr Knick­stellen vorgesehen werden, wird jedoch die Dimensio­nierung des Sichters und die Beherrschung der richtigen Abmessungen problematisch. Dies ist insbesondere dann von Nachteil, wenn der Sichter mit anderen Apparaturen, wie z.B. mit einem Wirbelschichtsprühgranulator (siehe z.B. EP 163 836) zu einer verfahrenstechnischen Einheit kombiniert werden soll.
  • Für die Entstaubung von körnigem Gut bei hohen Durch­sätzen wurde ferner ein Flugbettsichter entwickelt, der z.B. in DE 1 507 686 beschrieben wird. Bei diesem Sichter ist ein kräftig fluidisiertes Wirbelbett mit einem darüber angeordneten System paralleler Zick-Zack-­Kanäle kombiniert. Das Aufgabebett wandert dabei so durch das Wirbelbett, daß am Schluß Grobgut aus dem Bett austritt. Das Feingut wird in den Zick-Zack-Kanälen auf seine Korngröße überprüft und, falls eine vorgegebene Grenzkorngröße unterschritten wird, von der Sichtluft in ein Abscheideorgan überführt. Das Grobkorn fällt dagegen ins Bett zurück.
  • Außerdem sind mehrkanalige Zick-Zack-Sichter im Handel, bei denen das zu sichtende Gut den Kanälen über eine Verteilerschnecke gleichmäßig zugeführt wird. Die Sichtluft strömt den parallelen Kanälen undosiert zu.
  • Um Instabilitäten zur vermeiden, dürfen solche Sichter nur mit geringer Feststoffbeladung betrieben werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Prinzip der Zick-Zack-Sichtung so zu verbessern, daß ein Sichter mit einer möglichst geringen Bauhöhe und hoher Trenn­schärfe zu realisieren ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sichtraum in strömungstechnisch parallel geschalte­ter, zickzackförmige Kanäle unterteilt ist, deren Länge l größer ist als ihre Breite b. Vorzugsweise ist die Länge l größer als die doppelte Breite b.
  • Auf diese Weise entsteht ein Sichterpaket mit vielen kleinen Kanalquerschnitten. Dieses Bauprinzip erlaubt bei einer gleichen Zahl von Knickstellen wesentlich ge­ringere Bauhöhen. Darüber hinaus kann jedoch auch noch die Zahl der Knickstellen für ein und dasselbe ange­strebte Trennergebnis reduziert werden, weil die Dicke der zu sichtenden Gutsschicht so gering ist, daß an den einzelnen Knickstellen ein deutlich besserer Sichtungs­prozeß stattfindet.
  • Voraussetzung für die Aufteilung des Sichtraumes in eine Vielzahl paralleler Kanäle sind Vorkehrungen, die sicherstellen, daß alle Kanäle gleichmäßig und unabhän­gig von der jeweiligen Beladung des Kanales durch Fest­stoff mit Sichtluft versorgt werden. Zu diesem Zweck wird vorteilhaft von dem Prinzip der "Schalldrosseln" Gebrauch gemacht. "Schalldrosseln" sind Lochblenden, die in ihrem Arbeitsbereich von der Sichtluft mit Schallge­schwindigkeiten durchströmt werden. Sie werden daher unabhängig vom Druck hinter der Lochblende von einer Luftmenge durchströmt, die nur vom Lochquerschnitt und dem Druck vor der Blende bestimmt wird. Wird also gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung jedem Sicht­kanal eine Schalldrossel zugeordnet, dann haben bei gleichem Querschnitt der Lochblenden sämtliche Kanäle den gleichen Luftdurchsatz. Da die parallelen Sichtkanä­len alle aus dem gleichen Sammelkanal gespeist werden, kann über den Druck im Sammelkanal der Sichtluftdurch­satz aller Kanäle gleichmäßig variiert werden.
  • Die Sichtluft wird von unten in die Kanäle eingeblasen. Zu ihrer gleichmäßigen Verteilung über den Kanalquer­schnitt ist vorteilhaft ein an der Oberseite perfo­riertes Luftverteilungsrohr vorgesehen, das um α = 5° bis 60° gegen die Horizontale geneigt ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß oberhalb der Einspeisequelle die Strömungsgeschwindigkeit im Kanal zunimmt. Dies hat für die auszutragenden Partikel zur Folge, daß ihr Austrag durch eine in Fallrichtung abnehmende Anblasung nicht behindert wird.
  • Im praktischen Betrieb des neuen Zick-Zack-Sichters kann es vorkommen, daß den einzelnen Kanälen unterschiedlich viele Feststoffpartikel zugeführt werden. Unterschied­liche Feststoffbeladungen in den Sichterkanälen haben aber unterschiedliche Druckverteilungen zur Folge, so daß Luft aus stärker beladenen Kanälen zurückströmt und dann ihren Weg durch weniger stark beladene Nachbar­kanäle nimmt. Dies würde zu einem instabilen Verhalten des Sichterprozesses insgesamt und damit zu einem deutlichen Absenken der Trennschärfe führen. Um derarti­ge Rückströmungen zu erschweren, sind die Kanäle vor­teilhaft unterhalb der Einspeisestelle für die Sichtluft in ihrem Querschnitt so eingeengt, daß das Grobgutkorn mit der gewünschten Größe gerade noch ungehindert aus demSichtkanal herausfallen kann. Durch die herausfal­lenden Partikel wird die Querschnittsverengung strö­mungstechnisch umso mehr verstärkt, je mehr Partikel die Engstelle passieren. Dies führt aber gerade zu der ge­wünschten Stabilisierung der Strömungsverteilung.
  • Gemäß einer speziellen Ausbildung des erfindungsgemäßen vorschlages wird der Engstelle die Form eines Zick-Zack-­Kanales gegeben. Zick-Zack-Kanäle haben bekanntlich einen besonders hohen Widerstandsbeiwert, der selbst den von Labyrinthdichtungen übertrifft.
  • Am unteren Ende, wo alle parallelen Sichterkanäle in einen gemeinsamen Raum münden, muß bei dem erfindungs­gemäßen Zick-Zack-Sichter eine Regelvorrichtung vorge­sehen werden, die in diesem Raum einen solchen Druck aufrechterhält, daß aus den Kanälen keine Sichtluft nach unten ausströmt, aber andererseits auch keine Luft aus der Umgebung von den Kanälen angesaugt wird. Dies wird durch eine entsprechende Regelung für die Absaugung der Sichterabluft erreicht.
  • Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine Aufrißdarstellung des Mehrkanal-­Zick-Zack-Sichters,
    • Fig. 2 eine Seitenansicht und
    • Fig. 3 die Luftzuführung zu den Sichterkanälen.
  • Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Zick-Zack-Sichter besteht aus einem Gehäuse 1 mit einem Sammelraum 2 für das ausgetragene Gut mit der Wunschkorngröße, dem Zick-­Zack-Sichterpaket und dem Luftverteilungskanal 4 für die Zuführung der Sichtluft. Das Zick-Zack-Sichterpaket be­steht aus einer Vielzahl vertikal angeordneter, strö­mungstechnisch parallel geschalteter zickzackförmiger Kanäle 5 mit aufgesetzten Rückführungsschächten 6. Durch die Rückführungsschächte 6 wird das Unterkorn gegebenen­falls in ein Gutbett zurückgeschleudert. Sie können glatte oder zick-zack-förmig ausgebildete Kanalwände haben.
  • Zu diesem Zweck ist am oberen Ende des Rückführungs­schachtes 6 eine Öffnung 7 vorhanden (siehe Fig. 2). Das zu sichtende Gut wird über die Eintragsöffnung 8 am oberen Ende der Sichterkanäle 5 zugeführt. An ihrem unteren Ende sind die Kanäle 5, wie nachfolgend noch genauer beschrieben wird, mit dem Luftverteilungskanal 4 für die Zuführung der Sichtluft verbunden. Jeder Kanal 5 ist, wie aus Fig. 2 ersichtlich, mit einem Luftverteilungsrohr 9 ausgestattet, das z.B. unter einem Winkel von α = 45° gegen die Horizontale geneigt ist und an seiner Oberfläche Perforationen 10 für einen gleichmäßigen Luftaustritt aufweist. Die Sichtluft wird dem Luftverteilungsrohr über eine mit Schallge­schwindigkeit durchströmte Blende oder Drossel (Schall­drossel) 11 zugeführt (siehe auch Beschreibung zur Fig. 3). Unterhalb der Luftverteilungsrohre 9 sind zickzackförmige Engstellen (Labyrinthe) 12 angeordnet, deren Durchmesser nur geringfügig größer ist als der Durchmesser des auszutragenden gesichteten Guts (Wunsch­korndurchmesser). Durch das Labyrinth 12 kann also das Grobgutkorn gerade noch ungehindert aus dem Sichtkanal 5 herausfallen. Das Labyrinth 12 dient letzten Endes zur Verbesserung der Trennschärfe, wenn in den Sichter­kanälen 5 mit einer unterschiedlichen Feststoffbela­dung zu rechnen ist und daraus unterschiedliche Druck­verteilungen resultieren. Die Engstellen 12 wirken Strömungsinstabilitäten entgegen, die sich aus solchen unterschiedlichen Druckverteilungen ergeben.
  • Aus Fig. 3 ist die Luftzuführung zur den Luftverteilungs­rohren 9 ersichtlich. Aus dem Luftverteilungskanal 4 werden parallel die Sichtluftströme für die Kanäle 5 abgezweigt. Durch die in den einzelnen Zuführungen zu den Luftverteilungsrohren 9 angeordneten Schalldros­seln 11 wird erreicht, daß in jedes Luftverteilungs­rohr 9 unabhängig vom Druck hinter der Schalldrossel eine Luftmenge einströmt, die nur vom Querschnitt und dem Druck vor der Schalldrossel bestimmt wird. Bei gleichem Querschnitt der Schalldrosseln ist also auch der Luftdurchsatz für alle Sichterkanäle gleich groß.
  • Um den Sichtluftdurchsatz aller Kanäle 5 gleichmäßig zu variieren, braucht also nur der Druck im Luftver­teilungskanal 4 entsprechend geändert zu werden.
  • Um sicherzustellen, daß durch den Sammelraum 2 unter­halb der Querschnittsverengung 12 weder Luft in die Kanäle ein- noch ausströmt, ist die Absaugung für die Sichterabluft mit einer Regeleinrichtung versehen, die dafür sorgt, daß im Sammelraum 2 Umgebungsdruck herrscht. Aus dem Sammelraum 2 wird das gesichtete Gut durch eine Zellenradschleuse 13 ausgetragen.

Claims (6)

1. Zick-Zack-Sichter mit einem Lufzuführungen auf­weisenden Sichtraum, dadurch gekennzeichnet, daß der Sichtraum in strömungstechnisch parallel ge­schaltete, zickzackförmige Kanäle (5) unterteilt ist, deren Länge 1 größer ist als ihre Breite b.
2. Zick-Zack-Sichter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß jede Luftzuführung zu einem Kanal (5) eine mit Schallgeschwindigkeit durchströmte Drossel (11) aufweist.
3. Zick-Zack-Sichter nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verteilung der Sichtluft über die Kanalquerschnitte Luftverteilungsrohre (9) vorgesehen sind, die an ihrer Oberseite perforiert sind (10) und die in Laufrichtung des Rohres um α = 5° bis 60° gegen die Horizontale geneigt sind.
4. Zick-Zack-Sichter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (5) an ihrem unteren Ende im Bereich des Grobkornaustritts verengt (12) sind.
5. Zick-Zack-Sichter nach Anspruch 4, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Engstelle (12) zickzackförmig ausgebildete Kanalwände enthält.
6. Zick-Zack-Sichter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugung für die Sichter­abluft mit einer Regeleinrichtung versehen ist, die einen solchen Druck am unteren Ende der Kanäle bzw. der Engstellen aufrechterhält, daß dort weder Sichtluft ausströmt, noch Luft aus der Umgebung angesaugt wird.
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