EP0546458A1

EP0546458A1 - Sichtrad für Schleuderrad-Windsichter

Info

Publication number: EP0546458A1
Application number: EP92120687A
Authority: EP
Inventors: Georg Dipl.-Ing. Schumacher (Fh)
Original assignee: Alpine AG; Hosokawa Alpine AG
Current assignee: Hosokawa Alpine AG
Priority date: 1991-12-10
Filing date: 1992-12-04
Publication date: 1993-06-16
Also published as: US5377843A; JPH0655140A; DE4140656C1

Abstract

Beschrieben wird die Gestaltung eines Sichtrades (1) für einen Schaufelrad-Windsichter, d.h. einen Windsichter mit von der Sichtluft entgegen seiner Schleuderrichtung von außen nach innen durchströmten, rotierenden Sichtrad (1) mit kranzförmig angeordneten, parallel zur Drehachse verlaufenden Schaufeln (5), die zwischen einer die Sichtradnabe (3) tragenden Kreisscheibe (2) und einer ringförmigen Deckscheibe (4) angeordnet sind. Das Sichtrad (1) ist vollständig und in einem Stück aus einem verschleißfesten Sinterwerkstoff hergestellt. Die Strömungskanäle (6) des Sichtrades (1) werden durch parallel zueinander und in Richtung der Drehachse verlaufende Flächen der Sichtrad-Schaufeln (5) gebildet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Windsichter mit entgegen seiner Schleuderrichtung von der Sichtluft von außen nach innen durchströmten, rotierenden Sichtrad mit kranzförmig angeordneten, parallel zur Drehachse verlaufenden Schaufeln, die zwischen einer die Sichtradnabe tragenden Kreisscheibe und einer ringförmigen Deckscheibe angeordnet sind. Sie betrifft ein Sichtrad für einen derartigen Windsichter mit Schaufeln aus einem verschleißfesten Sinterwerkstoff.
Ein Sichtrad der vorausgesetzten Art ist beispielsweise durch die DE-C 35 08 889 bekanntgeworden. Es wird dort ein Windsichter beschrieben, bei dessen Sichtrad die ganz aus einem verschleißfesten Sinterwerkstoff hergestellten Schaufeln in Ausnehmungen einer die Sichtradnabe tragenden Kreisscheibe einerseits und einer ringförmigen Deckscheibe andererseits mit axialem Spiel eingesetzt und durch in die Ausnehmungen eingepaßte Einsätze aus einem gummielastischen, verschleißfesten Material in ihrer gegenseitigen Lage fixiert und gegen Kreisscheibe bzw. Deckscheibe radial abgestützt sind. Mit diesem Windsichter können hochreine Stoffe, bei denen selbst geringste Verunreinigungen, z.B. durch Abrieb an gutberührten Flächen, das Produkt unbrauchbar machen, verschleiß- bzw. abriebfrei verarbeitet werden. Auch bei stark schleißenden Stoffen mit einer Mohs-Härte ab 4 ist ein verschleißfreier und damit wirtschaftlicher Betrieb des Windsichters möglich.
Nachteilig ist dabei aber der bei dem aus mehreren Teilen zusammengesetzten Sichtrad erforderliche Aufwand für das dynamische Auswuchten, da die Sichträder mit maximalen Umfangsgeschwindigkeiten über 50 m/s betrieben werden. Außerdem sind Sichträder mit Schaufeln aus Sinterwerkstoff von der Konstruktion her nicht ganz so steif wie solche ganz aus Stahl, so daß sie ohne Änderung der Konstruktion der Abdichtung zwischen Sichtrad und Absaugrohr für das Feingut nur mit etwa 80 % der maximalen Umfangsgeschwindigkeit der Sichträder aus Stahl betrieben werden können.
Diese Nachteile zu vermeiden ist die Aufgabe der Erfindung.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Sichtrad mit den Merkmalen gemäß dem Anspruch 1, wonach die die Sichtradnabe tragende Kreisscheibe, die ringförmige Deckscheibe und die dazwischen angeordneten, parallel zur Drehachse verlaufenden Sichtradschaufeln vollständig und in einem Stück aus einem verschleißfesten Sinterwerkstoff hergestellt sind.
Für die Herstellung des Sichtradkörpers finden dabei die Verfahrensmaßnahmen und Vorrichtungen der Sintertechnik bzw. Pulvermetallurgie Anwendung. Wie beispielsweise in der DE-C 555 228 beschrieben, wird das pulverförmige Ausgangsmaterial - keramische oder metallische Sinterwerkstoffe - zusammen mit einem Bindemittel zu einem Preßkörper geformt, dieser wird durch mechanische Bearbeitung in die gewünschte Endgestalt übergeführt und dann gesintert. Anschließend ist nur noch ein Feinbearbeiten der Nabenbohrung des Sichtrades auf ein Fertigmaß für einen unmittelbaren Sitz auf der Antriebswelle, sowie der äußeren Stirnflächen von Kreisscheibe und Deckscheibe des Sichtrades auf exakt senkrechten Verlauf zu seiner Drehachse erforderlich. Beim Formen des Preßkörpers kann beispielsweise nach der DE-C 469 805 vorgegangen werden, die Verfahren und Preßvorrichtungen beschreibt, mit denen ein so kompliziert geformter Preßkörper wie der Sichtradkörper mit gleichmäßiger Dichte hergestellt werden kann.
Aus der GB-A 20 61 399 ist es zwar bekannt, für ein Pumpenlaufrad die einzelnen Laufradschaufeln zusammen mit Teilen der die Strömungskanäle axial begrenzenden Deckscheiben als ein zusammenhängendes Schaufelelement aus einem feuerfesten und verschleißfesten Werkstoff (als Beispiele werden dort Wolframkarbid oder Aluminiumoxyd genannt) durch spanabhebende Bearbeitung vor dem Sintern zu formen. Die einzelnen Schaufelelemente werden nach dem Sintern zum Laufrad zusammengesetzt und dieses zwischen zwei formangepaßte Metallscheiben gespannt, so daß ein sandwichartiger Aufbau mit der nötigen Festigkeit entsteht. Die Teile aus Sinterwerkstoff dienen hier ausschließlich als Schutz gegen Verschleiß durch das geförderte, einen Feststoff enthaltende Fluid. Es tritt dabei reine Gleitreibung auf, da die Geometrie der Schaufelkanäle wie bei jeder Strömungsmaschine auf möglichst wandparallele Strömung ausgelegt ist.
Bei Schaufelrad-Windsichtern der hier betrachteten Art sind dagegen völlig andere Strömungsverhältnisse in den Schaufelkanälen zu berücksichtigen. Als funktionswesentliches Bauteil ist hier zwar wie bei einer Pumpe oder einem Gebläse ein motorgetriebenes Schaufelrad vorhanden, jedoch wird durch ein außerhalb des Windsichters angeordnetes Gebläse in den Schaufelkanälen des Sichtrades eine Strömung erzeugt, die entgegengesetzt zu der Strömung verläuft, die bei einem Betrieb des Sichtrades als Gebläserad entstehen würde, d.h. die Strömung beim Sichtrad verläuft von dessen Außenumfang radial nach innen, also entgegen seiner Schleuderrichtung. Dabei entsteht an den Schaufelkanten am Radumfang eine sehr starke Strömungsumlenkung, durch die erst die in der Sichtluft mitgeführten Gutteilchen eine den Sichtvorgang mitbestimmende Zentrifugalbeschleunigung erhalten. Der Sichtvorgang resultiert dann aus dem Zusammenwirken der Teilchen-Fliehkraft und der Schleppkraft, die die Sichtluft auf die Teilchen ausübt. Bei kleinen Teilchen überwiegt die Schleppkraft, so daß sie von der Sichtluft mitgenommen und als Feingut ausgetragen werden. Bei großen Teilchen und Agglomeraten aus kleinen Teilchen überwiegt die Fliehkraft, so daß sie eine Bewegungskomponente quer zur Strömungsrichtung der Sichtluft erhalten, die sie nach außen ablenkt und gegen die Sichtradschaufeln prallen läßt. Kompakte Teilchen werden dadurch gänzlich nach außen geschleudert, so daß sie den Sichter schließlich als Grobgut verlassen. Agglomerate werden in die einzelnen Teilchen aufgelöst und diese erneut dem Sichtvorgang unterzogen. Anders als bei Strömungsmaschinen werden die Schaufeln des Sichtrades in erster Linie also durch Prallkräfte und den durch sie verursachten Verschleiß beansprucht.
Mit dem beschriebenen Sichtrad nach DE-C 35 08 889 ist diese Beanspruchungsart voll beherrschbar, wenn man von den erwähnten Nachteilen absieht. Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Sichtrad sind auch diese Nachteile beseitigt. Da es vollständig und in einem Stück aus einem einheitlichen Sinterwerkstoff gefertigt ist, so daß Schrauben, Kleben, Löten oder andere Verbindungsmittel entfallen, kann es mit so hoher Maßgenauigkeit hergestellt werden, daß auf ein dynamisches Auswuchten verzichtet werden kann. Auch wird eine hohe Formstabilität erreicht, die es erlaubt, daß die Abdichtung zwischen Feingut- und Grobgutraum des Sichters an der ringförmigen Deckscheibe des Sichtrades als einfacher Ringspalt ausgeführt werden kann. Die geringere Dichte des Werkstoffs gegenüber Stahl mit entsprechend geringeren Massenkräften sowie seine Festigkeit erlauben höhere Drehzahlen als bei einem entsprechenden Sichtrad aus Stahl. Dies bedeutet eine Erweiterung des Arbeitsbereichs eines Sichtrades zu feineren Trenngrenzen. Als weiterer Vorteil ergibt sich die Möglichkeit, ein heißes Gas zur Sichtung einzusetzen, wobei die Temperatur nach oben hin allerdings durch die Wärmebelastbarkeit der Sichtradlagerung begrenzt wird. Mit der Ausbildung der Strömungskanäle im Sichtrad mit parallel zueinander verlaufenden Wänden ergibt sich neben der einfachen Herstellbarkeit noch als unerwarteter und überraschender Vorteil, daß eine bessere Trennschärfe der Sichtung und ein günstigeres Verschleißverhalten im Vergleich zu allen bekannten Sichträdern erzielt wird.
In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäß ausgebildetes Sichtrad in zwei Ansichten und teilweise im Schnitt dargestellt. Das Sichtrad 1, das aus der Kreisscheibe 2 mit Nabe 3, der Deckscheibe 4 und den die Strömungskanäle 6 bildenden Schaufeln 5 besteht, ist vollständig und in einem Stück aus einem Sinterwerkstoff hergestellt. Die Bohrung in der Nabe 3 weist ein Fertigmaß auf, das es erlaubt, das Sichtrad 1 unmittelbar auf die (nicht dargestellte) Antriebswelle aufzuziehen. Zur Drehmomentübertragung dient eine entsprechend geformte Paßfeder, die in die im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildete Nut 7 in der Nabe 3 eingreift. Die radial gerichteten Strömungskanäle 6 werden durch parallel zueinander und in Richtung der Drehachse 8 verlaufende Flächen der Schaufeln 5 gebildet, die im Übergangsbereich zur Kreisscheibe 2 bzw. Deckscheibe 4 durch eine Bogenfläche miteinander verbunden sind. Die Form der Strömungskanäle 6 kann am einfachsten mit Hilfe eines zylindrischen Fingerfräsers erhalten werden. Die vergrößert gezeichneten Details A und B zeigen die abgeschrägten Kanten der Schaufeln 5 am Außenumfang des Sichtrades 1.

Claims

1. Sichtrad aus einem Sinterwerkstoff für einen Windsichter mit von der Sichtluft entgegen seiner Schleuderrichtung von außen nach innen durchströmten, kranzförmig angeordneten und parallel zur Drehachse verlaufenden Schaufeln zwischen einer die Sichtradnabe tragenden Kreisscheibe und einer ringförmigen Deckscheibe mit folgenden Merkmalen:

- Das aus Kreisscheibe (2) mit Nabe (3), Deckscheibe (4) und zwischen diesen angeordneten, parallel zur Drehachse (8) verlaufenden Schaufeln (5) bestehende Sichtrad (1) ist vollständig und in einem Stück aus einem Sinterwerkstoff hergestellt,

- die Bohrung in der Nabe (3) ist auf ein Fertigmaß für das unmittelbare Aufziehen des Sichtrades auf seine Antriebswelle bearbeitet,

- die in die Nabe (3) eingearbeitete Nut (7) zur Aufnahme einer entsprechend geformten Paßfeder für die Drehmomentübertragung ist im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildet,

- die Strömungskanäle (6) werden durch parallel zueinander und in Richtung der Drehachse (8) verlaufende Flächen der Schaufeln (5) gebildet, die im Übergangsbereich zu Kreisscheibe (2) bzw. Deckscheibe (3) durch eine Bogenfläche miteinander verbunden sind,

- die Kanten der Schaufeln (5) am Außenumfang des Sichtrades sind leicht abgeschrägt.

2. Sichtrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (6) radial gerichtet sind.

3. Sichtrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessung eines Strömungskanals (6) in radialer Richtung 1/10 bis 1/7 des Sichtrad-Außendurchmessers beträgt.

4. Sichtrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Umfangsrichtung die Breite eines Strömungskanals (6) 4 bis 6 mm beträgt.

5. Sichtrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich am Außenumfang des Sichtrades (1) in Umfangsrichtung die Breite einer Schaufel (5) zur Breite eines Strömungskanals (6) wie 1,60 bis 1,65 zu 1 verhält.