EP0983802A2 - Sichtrad für einen Zentrifugalkraft-Windsichter - Google Patents

Sichtrad für einen Zentrifugalkraft-Windsichter Download PDF

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EP0983802A2
EP0983802A2 EP99116466A EP99116466A EP0983802A2 EP 0983802 A2 EP0983802 A2 EP 0983802A2 EP 99116466 A EP99116466 A EP 99116466A EP 99116466 A EP99116466 A EP 99116466A EP 0983802 A2 EP0983802 A2 EP 0983802A2
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EP
European Patent Office
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blades
classifying wheel
classifier
internals
wheel
Prior art date
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EP99116466A
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English (en)
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EP0983802B1 (de
EP0983802A3 (de
Inventor
Stefano Dipl.-Ing.(Fh) Zampini
Marcus Dipl.-Ing.(Tu) Adam
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hosokawa Alpine AG
Original Assignee
Hosokawa Alpine AG
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Publication date
Application filed by Hosokawa Alpine AG filed Critical Hosokawa Alpine AG
Publication of EP0983802A2 publication Critical patent/EP0983802A2/de
Publication of EP0983802A3 publication Critical patent/EP0983802A3/de
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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
    • B07B7/00—Selective separation of solid materials carried by, or dispersed in, gas currents
    • B07B7/08—Selective separation of solid materials carried by, or dispersed in, gas currents using centrifugal force
    • B07B7/083—Selective separation of solid materials carried by, or dispersed in, gas currents using centrifugal force generated by rotating vanes, discs, drums, or brushes

Definitions

  • the invention relates to a classifying wheel for a centrifugal air classifier with the Visible air flows through from the outside inwards against its direction of centrifugation, blades arranged in a ring shape and running parallel to the axis of rotation, the between a circular disk carrying the classifying wheel hub and an annular one Cover plate are arranged, with flow channels between the blades by being at a distance from each other and in the direction of the axis of rotation extending surfaces of the blades are formed.
  • classifying devices serve to disperse that which is dispersed in a fluid Separate visible material into a fine and a coarse fraction.
  • the fluid can vary depending on the process engineering requirement a gaseous or vaporous or a be a liquid visual medium.
  • the desired fractions of the End product predefined conditions with regard to the grain size distribution of the respective groups.
  • Centrifugal air classifiers with a deflector wheel are one of the preferred classifiers Production of very fine visual goods at a relatively low level Energy expenditure. For a sharp separation of the visible goods into fine and coarse goods it is necessary that a in all flow channels of the deflector uniform flow with the same mean radial velocity of the Fluids takes place.
  • the separation limit for fine and coarse is namely the radial extent the flow channels within the classifying wheel are not constant. The highest, so The finest separation limit for the fine lies on the outer circumference of the deflector wheel and deteriorates with decreasing radius to the axis of rotation of the Deflector wheel.
  • the coarse material is usually already on the outer circumference of the Rades rejected and gets into the coarse. Only the fines can go further into that Penetrate the inside of the deflector wheel and gets into the fine material with the fluid flow deducted.
  • a first solution to achieve an even flow discloses DE 43 26 604 A1.
  • the flow of the one flowing to the deflector wheel Fluid with the visible material dispersed therein is there outside the Flow channels of the deflector wheel smoothed out and gradually on the The circumferential speed of the deflector wheel accelerates.
  • DE 43 26 604 A1 therefore describes a deflector wheel with annular disks arranged on the outer circumference, which, due to their entrainment effect, enable the deflector wheel to flow evenly without having to rely on a predetermined tangential flow.
  • v ⁇ the speed of the fluid flowing along the outer circumference of the deflector wheel
  • v s the circumferential speed of the rotating deflector wheel
  • the object of the invention is therefore to design a deflector wheel so that a uniform flow inside the flow channels is also realized when the speed of the fluid flowing along the outer circumference of the deflector wheel (v ⁇ ) and the peripheral speed of the rotating deflector wheel (v s ) are not the same, ie if there is an undirected flow on the outer circumference of the deflector wheel.
  • the task is solved by a classifying wheel, which is installed within the Has flow channels that undesirable vortex formation in the Prevent flow channels.
  • the task is characterized by the features of the claims solved.
  • the blades In centrifugal classifier wheels, the blades arranged in a ring shape that the angular velocity of the fluid flow within the through the Scoops limited flow channel at any radial distance from the The axis of rotation of the classifying wheel is constant.
  • the one that comes up Solid vortex has the property that the separation limit on the outer circumference of the Classifier wheel is smallest. The farther the fluid along with those in it dispersed particles penetrates into the wheel interior, i.e. the smaller the radius becomes the greater the separation limit.
  • the invention provides means that the vortex formation within the Flow channels influenced in such a way that no or only a few coarse particles are sucked into the flow channels.
  • the flow channel breakwater on the boundary walls of the Attach blades so that the penetrating into the flow channels Fluid flow broken in the first radial third of the flow channel and there is only vortex formation in this third of the flow channel can occur. Because the vortex is the cause of the suction of coarse particles coarse particles are no longer sucked into the flow channels so far, if the vortex is as close as possible to the outer circumference of the classifier wheel form. If the coarse particles penetrate less into the classifier wheel then it is also less heavily loaded with coarse particles and the Probability that coarse particles penetrate into the interior and thus into the Fine goods can be minimized.
  • the flow is broken in classifier wheels, whose peripheral speed (v s ) is greater than the speed of the fluid flowing along the outer circumference of the deflector wheel (v ⁇ ), on those boundary surfaces of the classifier wheel blades which are located in the direction of rotation.
  • cross sections of which are preferred have a square, rectangular or triangular shape and extend axially over the extend the entire length of the classifier blades. However, depending on Any other cross-sectional shapes can also be used.
  • the desired detachment is decisive for the shape and position of the internals of the inflowing fluid from the boundary surface of the classifier blades and the desired location of the vortex training.
  • the spatial design of the classifier wheel and classifier as well as the The properties of the product to be sifted can differ from one another Location of the vertebra and possibly a different size of the vertebra as advantageous prove. In any case, an improvement will occur if the location of the Vortex occurs on a radius that is larger than the radius for the vertebrae would train if no internals were used.
  • the classifying wheels according to the invention with internals are preferred in classifiers used that work with undirected fluid inflow.
  • When using the Classifying wheels according to the invention can be directed to a pre-acceleration of the Classifying fluids can be dispensed with.
  • the internals can be used with classifying wheels, their Class wheel blades either straight, inclined or angled to the radial direction are arranged progressively.
  • the axial height of the classifier wheel be chosen as large as possible. With classifier wheels with a large axial height, however, to a largely uniform distribution of the radial velocity Flow fluids are respected.
  • the equal distribution of the Radial speeds are determined by the axial classifier wheel height different radial blade depth reached. In the design with Fine material discharge through the ring-shaped cover plate, the bucket depth becomes axial Direction from the circular disc carrying the classifying wheel hub to the ring-shaped one Cover plate smaller.
  • the different blade depth over the axial classifier wheel height causes uniform suction of the flow fluid and thus an even one Radial velocity of the fluid over the axial height.
  • the classifier wheel height can be increased without reducing the quality of view worsen.
  • the design of classifying wheels with different blade depths can also be used in classifying bikes without internals to even out the Radial speed can be used.
  • the classifier wheel from FIG. 1 consists of a classifier wheel hub (1) Circular disc (2), which has radial and annular slits into which the classifier wheel blades (3) can be used. The evenly across the perimeter of the Sifter wheel distributed blades (3) through the circular disc (2) and annular cover disc (4) held. In one embodiment, both Circular disc (2) and annular cover disc (4) as well as the blades (3) Made of steel. The blades (3) are firmly attached to the by soldering or welding Circle (2) - and cover plate (4) connected.
  • Classifier wheel blades (3) are selected, which are made from another and not welding or solderable material, e.g. from ceramic or plastic, see above can the blades (3) preferably by gluing in the slots of the circle (2) - and cover plate (4) are attached. But there are also all others Connection techniques possible. Depending on the material and application, another connection means prove the most sensible. In particular it is The classifier wheel blades are also possible when using steel materials (3) and circle (2) - and cover plate (4) to glue.
  • each classifier blade in the direction of rotation (3) On the front boundary surface of each classifier blade in the direction of rotation (3) the internals (5) are attached.
  • the internals (5) have, for example, one square cross-section and extend axially over the entire Bucket height. You can e.g. by welding, soldering or gluing with the Boundary surfaces of the classifier wheel blades (3) are connected.
  • the internals are preferably on a common radial Circular path that is roughly in an area within the outer third of the radial Total width of the classifier wheel blades (3) is.
  • the classifying wheel shown in FIG. 2 differs from that in FIG. 1 classifier wheel shown by the arrangement of classifier wheel blades (3).
  • the Classifier wheel blades (3) do not run exactly in the radial direction, but are in rotated at an angle to the radial direction against the direction of rotation arranged. If the classifier wheel blades (3) are close to the Extend the axis of rotation, the classifier wheel blades (3) remain in the inner area radially aligned, whereas the classifier wheel blades (3) in the outer area are rotated at an angle to the radial direction.
  • the Classifier wheel blades (3) thereby form a flow channel with a kinked course.
  • Classifying wheel blades (3) can also be used, which do not extend far extend into the inside of the classifier wheel, but only over an outer one extend radial area of the wheel. Such a design is shown in FIG. 3 shown.
  • the internals can have different cross-sections depending on the application exhibit.
  • the internals on the classifier wheel blades (3) according to FIG. 3 do not have a square cross section, but essentially consist only of a step-shaped heel (6), which is already in an advantageous embodiment the classifier wheel blade (3) is integrated and not additionally with the Classifier wheel blades (3) must be connected.
  • the classifying wheel blades are made of formed two sections.
  • the sections located radially on the inside run rectilinear in the radial direction.
  • the radially outer sections are in accordance Fig. 4 arranged obliquely. At the kink between the oblique and straight Blade sections protrude beyond the outer end of the inner section Kink point and thereby forms the flow edge according to the invention.

Landscapes

  • Combined Means For Separation Of Solids (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Separating Particles In Gases By Inertia (AREA)
  • Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Toys (AREA)
  • Cyclones (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Sichtrad für einen Zentrifugalkraft-Windsichter mit von der Sichtluft entgegen seiner Schleuderrichtung von außen nach innen durchströmten, kranzförmig angeordneten, parallel zur Drehachse verlaufenden Schaufeln (3), die zwischen einer die Sichtradnabe (1) tragenden Kreisscheibe (2) und einer ringförmigen Deckscheibe (4) angeordnet sind, wobei Strömungskanäle zwischen den Schaufeln (3) durch die in einem Abstand zueinander und in Richtung der Drehachse verlaufenden Flächen der Schaufeln (3) gebildet werden und innerhalb der Strömungskanäle den Strömungsverlauf beeinflussende Einbauten (5) vorhanden sind, die eine gleichförmige Strömung im Inneren der Strömungskanäle sicherstellen, insbesondere wenn die Geschwindigkeit des am Außenumfang des Abweiserades entlang strömenden Fluids und die Umfangsgeschwindigkeit des rotierenden Abweiserades ungleich sind. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Sichtrad für einen Zentrifugalkraft-Windsichter mit von der Sichtluft entgegen seiner Schleuderrichtung von außen nach innen durchströmten, kranzförmig angeordneten, parallel zur Drehachse verlaufenden Schaufeln, die zwischen einer die Sichtradnabe tragenden Kreisscheibe und einer ringförmigen Deckscheibe angeordnet sind, wobei Strömungskanäle zwischen den Schaufeln durch die in einem Abstand zueinander und in Richtung der Drehachse verlaufenden Flächen der Schaufeln gebildet werden.
Klassiervorrichtungen dienen prinzipiell dazu, das in einem Fluid dispergierte Sichtgut in eine Fein- und eine Grobfraktion zu trennen. Das Fluid kann je nach den verfahrenstechnischer Anforderung ein gas-oder dampfförmiges oder ein flüssiges Sichtmedium sein. Stets müssen die gewünschten Fraktionen des Endprodukts vordefinierte Bedingungen im Hinblick auf die Korngrößenverteilung der jeweiligen Fraktionen erfüllen.
Für bestimmte anwendungstechnische Produkte werden größte Anforderungen an die Feinheit gestellt. Zudem sollen sich die Korngrößenverteilungen von Fein- und Grobfraktion nicht in einem unerwünscht breiten Bereich überdecken, d.h. eine möglichst scharfe Trennung der Fraktionen soll erreicht werden.
Da es sich meist um Massengüter handelt, wirkt sich der für die Trennung benötigte Energiebedarf sehr stark auf die Herstellungskosten aus, so daß man stets bestrebt ist, das gewünschte Ergebnis mit möglichst geringem energetischen Aufwand und damit kostengünstig zu erlangen.
Zentrifugalkraft-Windsichter mit Abweiserad sind eine der bevorzugten Sichter zur Erzeugung von sehr feinen Sichtgütern unter verhältnismäßig geringem Energieaufwand. Für eine scharfe Trennung des Sichtgutes in Feingut und Grobgut ist es erforderlich, daß in allen Strömungskanälen des Abweiserades eine gleichmäßige Durchströmung mit gleicher mittlerer Radialgeschwindigkeit des Fluids erfolgt.
Selbst bei optimaler Ausbildung des Fluidzulaufes ist es jedoch nicht zu vermeiden, daß sich wegen turbulenter Strömungsverhältnisse und vor allem bei einem Abweiserad mit relativ großer axialer Erstreckung nur eine ungleichmäßige Durchströmung der Kanäle zwischen den Schaufeln einstellt. Die Folge ist eine unscharfe Trennung und ein geringerer Durchsatz gegenüber dem bei gleichmäßiger Durchströmung möglichen Wert.
Untersuchungen der Strömungsfelder in Klassiervorrichtungen mit Abweiserädern wurden bereits durch K. Leschonski und K. Legenhausen durchgeführt. In einem Aufsatz in Chemical Engineering and Processing, 31(1992) 131-136 wurden die Strömungsverhältnisse innerhalb der durch die Sichterradschaufeln begrenzten Strömungskanäle beschrieben.
Im Ergebnis werden dabei drei unterschiedliche Strömungsformen unterschieden. Sie lassen sich auf drei unterschiedliche Betriebszustände zurückführen. Im wesentlichen sind diese durch das Verhältnis der Geschwindigkeit des am Außenumfang des Abweiserades entlang strömenden Fluids (vϕ) und der Umfangsgeschwindigkeit des rotierenden Abweiserades (vs).
Figure 00020001
Eine annähernd gleichförmige Strömung kann sich nur herausbilden, wenn die Strömung parallel zu den Sichterradschaufeln verlaufen. Eine solche gewünschte homogene Strömung kann nur erreicht werden, wenn die Geschwindigkeit des am Außenumfang des Abweiserades entlang strömenden Fluids (vϕ) und die Umfangsgeschwindigkeit des rotierenden Abweiserades (vs) gleich sind.
Bei ungleichen Geschwindigkeiten entstehen Strömungswirbel, die die Trennschärfe verschlechtern und insgesamt die Feinheit negativ beeeinflussen. Die Trenngrenze für Feines und Grobes ist nämlich über die radiale Erstreckung der Strömungskanäle innerhalb des Sichtrades nicht konstant. Die höchste, also feinste Trenngrenze für das Feine liegt am Außenumfang des Abweiserades und verschlechtert sich mit abnehmenden Radius zur Rotationsachse des Abweiserades hin. Normalerweise wird das Grobgut bereits am Außenumfang des Rades abgewiesen und gelangt in das Grobgut. Nur das Feingut kann weiter in das Innere des Abweiserades vordringen und wird mit der Fluidströmung in das Feingut abgezogen. Werden jedoch durch eine ungewünschte Wirbelbildung in den Strömungskanälen des Abweiserades grobe Teilchen weiter nach innen verbracht, so können diese nur nach der Trenngrenze abgewiesen werden, wie sie an dem jeweiligen inneren Radius des Abweiserades vorliegt. Da diese Trenngrenze gröber ist als die Trenngrenze am Außenumfang des Abweiserades kann ein gewisser Teil an sich grober Teilchen nicht abgewiesen werden und gelangt deshalb in das Feingut. Die Trennschärfe wird in solchen Fällen als schlecht erachtet.
Die Bestrebungen gehen deshalb hin zu einer gleichmäßigen Anströmung des Abweiserades, um die Trenngrenze verschlechternde Wirbelbildungen zu vermeiden. Eine erste Lösung zur Erzielung einer gleichmäßigen Durchströmung offenbart die DE 43 26 604 A1. Die Strömung des dem Abweiserad zufließenden Fluids mit dem darin dispergierten Sichtgut wird dort außerhalb der Strömungskanäle des Abweiserades vergleichmäßigt und allmählich auf die Umfangsgeschwindigkeit des Abweisrades beschleunigt. Hierzu dienen fest mit dem Abweiserad verbundene, eine Beschleunigung der Fluidströmung ermöglichende Bauelemente, die sich vom Umfangsbereich des Abweiserades radial nach außen erstrecken.
In einem weiteren Stand der Technik gemäß DE 195 13 745 A1 werden die Strömungsturbulenzen dadurch minimiert, daß der Durchmesser der Rotorscheiben des Abweiserades so groß gewählt werden, daß sich die äußeren Ränder der Rotorscheiben bis in den Feststoff- bzw. Fluidzuführungskanal erstrecken und dadurch die seitlichen Begrenzungen dieses Kanals bilden. So wird eine starke Abbremsung der Fluidströmung in Umfangsrichtung des Abweiserades vermieden. Auch hier wird eine weitgehende Angleichung der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids zu der Umfangsgeschwindigkeit des Abweiserades angestrebt.
Nun ist es aber in einigen Fällen nicht möglich eine solche Geschwindigkeitsanpassung im Umfangsbereich der Abweiserader zu realisieren. Bei Abweiserädern gemäß DE 195 13 745 A1 und der Veröffentlichung von K. Leschonski und K. Legenhausen erfolgt die Anströmung des Abweiserades durch eine tangentiale Zuführung des Trägerfluids. Bei Änderung der Rotationsgeschwindigkeit des Abweiserades, z.B. Erhöhung der Trenngrenze zur Erzielung noch feinerer Auszüge muß auch die tangentiale Strömungsgeschwindigkeit des Trägerfluids erhöht werden, was nur durch Erhöhung des Trägerfluid-Durchsatzes möglich ist Dies führt jedoch zwangsläufig zu geringeren Feingutausbeuten.
In der DE 43 26 604 A1 ist deshalb ein Abweiserad mit am Außenumfang angeordneten Ringscheiben beschrieben, die durch ihren Mitnahmeeffekt eine gleichmäßige Anströmung des Abweiserades ermöglichen, ohne jedoch auf eine vorgegebene tangentiale Anströmung angewiesen zu sein. So können Verhältnisse bei denen die Geschwindigkeit des am Außenumfang des Abweiserades entlang strömenden Fluids (vϕ) und die Umfangsgeschwindigkeit des rotierenden Abweiserades (vs) gleich sind, erzeugt werden, die wiederum eine gleichförmige Strömung in den Strömungskanälen hervorrufen und zu den oben beschriebenen guten Ergebnissen führen.
Auch bei dieser Lösung ist es aber erforderlich, daß die verfahrenstechnischen und konstruktiven Gegebenheiten es überhaupt zulassen, derartige Beuelemente, wie z.B. Ringscheiben, am Außenumfang des Abweiserades anzubringen. Auch ist nicht immer eine tangentiale Zuströmung an das Abweiserad möglich.
In den Fällen einer völlig ungerichteten Anströmung des Abweiserades, wie sie z.B. in bestimmten Sichtermühlen oder auch in Windsichtern mit besonderer Gehäuseform vorkommen, sind Abweiseräder nach dem Stand der Technik nicht einsetzbar, um eine gleichförmige Strömung in den Strömungskanälen zu ermöglichen.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Abweiserad so zu gestalten, daß eine gleichförmige Strömung im Inneren der Strömungskanäle auch dann verwirklicht wird, wenn die Geschwindigkeit des am Außenumfang des Abweiserades entlang strömenden Fluids (vϕ) und die Umfangsgeschwindigkeit des rotierenden Abweiserades (vs) nicht gleich sind, d.h. wenn eine ungerichtete Strömung am Außenumfang des Abweiserades vorliegt.
Die Aufgabe wird durch ein Sichtrad gelöst, das Einbauten innerhalb der Strömungskanäle aufweist, die unerwünschte Wirbelbildungen in den Strömungskanälen verhindern. Insbesondere wird die Aufgabe durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Bei Zentrifugalkraft-Sichträdern bewirken die kranzförmig angeordneten Schaufeln, daß die Winkelgeschwindigkeit des Strömungsfluids innerhalb des durch die Schaufeln begrenzten Strömungskanals in jedem radialen Abstand von der Rotationsachse des Sichtrades konstant ist. Der sich dabei einstellende Festkörperwirbel hat die Eigenschaft, daß die Trenngrenze am Außenumfang des Sichterrades am kleinsten ist. Je weiter das Fluid zusammen mit den darin dispergierten Partikeln in das Radinnere eindringt, d.h. je geringer der Radius wird, um so größer wird die Trenngrenze.
Dies ergibt ideale Trennbedingungen am Außenumfang des Sichterrades. Grobe Partikel werden außen am Sichterrad abgewiesen und belasten somit das Sichterrad nicht, woduch hohe Feingutauszüge erreicht werden können. Sofern jedoch grobe Partikel, durch welche Ursachen auch immer, in das Innere des Sichterrades eindringen können, so gilt für diese Partikel eine gröbere Trenngrenze, wodurch Partikel, die eigentlich größer sind als die Trenngrenze am Außenumfang nicht abgewiesen werden, sondern in das Zentrum des Sichterrades gelangen können und zusammen mit dem Feingut ausgetragen werden. Dies führt zu einer unscharfen Trennung zwischen Grob- und Feingut, zudem wird das Sichterrad durch grobe Partikel belastet, die eigentlich sofort am Außenumfang hätten abgewiesen werden sollen. Die hohe Belastung des Sichterrades führt zu kleineren Feingutausbeuten und verschlechtert die Effizienz des Sichters.
Eine Ursache dafür, daß grobe Partikel ungewünscht in das Sichterrad eindringen können sind Wirbel, die sich in den Strömungskanälen ausbilden und grobe Partikel ansaugen und in das Innere des Sichterrades transportieren.
Die Erfindung stellt Mittel bereit, die die Wirbelbildung innerhalb der Strömungskanäle derart beeinflußt, daß keine oder nur noch wenige grobe Partikel in die Strömungskanäle eingesaugt werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, im radial mittleren Bereich des Strömungskanals Strömungsbrecher an den Begrenzungswänden der Schaufeln so anzubringen, daß die in die Strömungskanäle eindringende Fluidströmung bereits im ersten radialen Drittel des Strömungskanals gebrochen wird und sich eine Wirbelbildung nur noch in diesem Drittel des Strömungskanals auftreten kann. Da die Wirbel die Ursache für das Ansaugen von groben Partikeln sind, werden grobe Partikel nicht mehr so weit in die Strömungskanäle eingesaugt, wenn sich die Wirbel möglichst im Bereich des Außenumfangs des Sichterrades ausbilden. Wenn die groben Partikel weniger weit in das Sichterrad eindringen können, dann wird es auch weniger stark mit groben Partikeln belastet und die Wahrscheinlichkeit, daß grobe Partikel in das Innere eindringen und somit in das Feingut gelangen können wird stark minimiert.
Das Brechen der Strömung erfolgt bei Sichterrädern, dessen Umfangsgeschwindigkeit (vs) größer ist als die Geschwindigkeit des am Außenumfang des Abweiserades entlang strömenden Fluids (vϕ), an denjenigen Begrenzungsflächen der Sichterradschaufeln, die in Roationsrichtung vorne gelegen sind.
Im Gegensatz dazu erfolgt das Brechen der Strömung bei Sichterrädern, dessen Umfangsgeschwindigkeit (vs) kleiner ist als die Geschwindigkeit des am Außenumfang des Abweiserades entlang strömenden Fluids (vϕ), an denjenigen Begrenzungsflächen der Sichterradschaufeln, die in Roationsrichtung hinten gelegen sind.
Als Strömungsbrecher dienen Einbauten, dessen Querschnitte vorzugsweise quadratisch, rechteckig oder dreieckige Form besitzen und sich axial über die gesamte Länge der Sichterradschaufeln erstrecken. Es können jedoch, je nach Anwendungsfall auch jegliche andere Querschnittsformen Anwendung finden.
Entscheidend für die Form und Lage der Einbauten ist die gewünschte Ablösung des einströmenden Fluids von der Begrenzungsfläche der Sichterradschaufeln und der gewünschte Ort der Wirbelausbildung. Je nach Anwendungsfall, der räumlichen Gestaltung des Sichterrades und des Sichters als auch der Eigenschaften des zu sichtenden Produktes kann sich ein unterschiedlich optimaler Ort des Wirbels und evtl. eine verschiedene Größe des Wirbels als vorteilhaft erweisen. In jedem Fall wird eine Verbesserung dann auftreten, wenn die Lage des Wirbels auf einem Radius auftritt, der größer ist als der Radius für die Wirbel, die sich ausbilden würden, wenn keine Einbauten verwendet werden.
Die Verkleinerung des Wirbels hinsichtlich der Wirbelgröße muß dagegen zwangsläufig eine Verbesserung der Sichtung bedeuten. Es wurde sogar herausgefunden, daß ein definierter Wirbelbildung im äußeren Umfangsbereich der Strömungskanäle zu einer besseren Dispergierung von Sichtgut und Strömungsfluid führt. Dies wirkt sich positiv auf den Feingutauszug aus, d.h. mehr Feingut kann aus dem Sichtgut abgetrennt und über das Sichterrad in die Feingutfraktion verbracht werden.
Die erfindungsgemäßen Sichterräder mit Einbauten werden bevorzugt in Sichtern eingesetzt, die mit ungerichteter Fluidzuströmung arbeiten. Bei Einsatz der erfindungsgemäßen Sichterräder kann auf eine gerichtete Vorbeschleunigung des Sichterfluids verzichtet werden.
Die Einbauten können bei Sichterrädern Anwendung finden, deren Sichtradschaufeln wahlweise zur radialen Richtung gerade, schräg oder gewinkelt verlaufend angeordnet sind.
Um innerhalb der Strömungskanäle des Sichterrades möglichst geringe Radialgeschwindigkeiten zu erhalten, sollte die axiale Bauhöhe des Sichterrades möglichst groß gewählt werden. Bei Sichterrädern mit axialer großer Bauhöhe muß jedoch auf eine weitgehend gleichmäßige Verteilung der Radialgeschwindigkert des Strömungsfluids geachtet werden. Die Gleichverteilung der Radialgeschwindigkeiten wird durch eine über die axiale Sichterradhöhe unterschiedliche radiale Schaufeltiefe erreicht. In der Ausgestaltung mit Feingutaustrag durch die ringförmige Deckscheibe, wird die Schaufeltiefe in axialer Richtung von der die Sichtradnabe tragenden Kreisscheibe hin zur ringförmigen Deckscheibe kleiner.
Die unterschiedliche Schaufeltiefe über die axiale Sichterradhöhe bewirkt ein gleichmäßiges Einsaugen des Strömungsfluids und somit eine gleichmäßige Radialgeschwindigkeit des Fluids über die axiale Höhe. Mit Sichterrädern dieses neuen Typs kann die Sichterradhöhe vergrößert werden, ohne die Sichtqualität zu verschlechtern. Die Gestaltung von Sichträdern mit unterschiedlicher Schaufeltiefe kann auch in Sichträdern ohne Einbauten zur Vergleichmäßigung der Radialgeschwindigkeit genutzt werden.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
  • Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Sichterrad mit geraden Schaufeln und Einbauten mit quadratischem Querschnitt.
  • Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Sichterrad mit schrägen, abgewinkelten Schaufeln und Einbauten mit quadratischem Querschnitt.
  • Fig. 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Sichterrad mit schrägen Schaufeln und stufenförmiger Strömungskante.
  • Fig.4 zeigt ein erfindungsgemäßes Sichterrad mit schrägen Schaufelenden und Strömungskante im Knickbereich zwischen geraden und schrägen Schaufelabschnitten.
    • Das Sichterrad aus Fig. 1 besteht aus einer die Sichterradnabe (1) tragenden Kreisscheibe (2), die radiale und kranzförmig verlaufende Schlitze aufweist, in die die Sichterradschaufeln (3) einsetzbar sind. Die gleichmäßig über den Umfang des Sichterrades verteilten Schaufeln (3) werden durch die Kreisscheibe (2) und die ringförmige Deckscheibe (4) gehalten. In einer Ausführungsvariante sind sowohl Kreisscheibe (2) und ringförmige Deckscheibe (4) als auch die Schaufeln (3) aus Stahl gefertigt. Die Schaufeln (3) werden durch Löten oder Schweißen fest mit der Kreis (2)- und Deckscheibe (4) verbunden.
    Werden Sichterradschaufeln (3) gewählt, die aus einem anderem und nicht schweiß- ode lötbarem Werkstoff bestehen, so z.B. aus Keramik ode Kunststoff, so können die Schaufeln (3) vorzugsweise durch Kleben in den Schlitzen der Kreis (2)- und Deckscheibe (4) befestigt werden. Es sind aber auch alle weiteren Verbindungstechniken möglich. Je nach Werkstoff und Anwendungsfall kann sich ein anderes Verbindungsmittel als das sinnvollste erweisen. Insbesondere ist es auch bei der Verwendung von Stahlwerkstoffen möglich, die Sichterradschaufeln (3) und Kreis (2)- und Deckscheibe (4) zu verkleben.
    Auf der in Rotationsrichtung vorderen Begrenzungsfläche jeder Sichterradschaufel (3) sind die Einbauten (5) befestigt. Die Einbauten (5) weisen, beispielhaft einen quadratischen Querschnitt auf und erstrecken sich axial über die gesamte Schaufelhöhe. Sie können z.B. durch Schweißen, Löten oder Kleben mit den Begrenzungsflächen der Sichterradschaufeln (3) verbunden werden.
    Die Einbauten befinden sich vorzugsweise auf einer gemeinsamen radialen Kreisbahn, die etwa in einem Bereich innerhalb dem äußeren Drittel der radialen Gesamtbreite der Sichterradschaufeln (3) liegt.
    Das in Fig. 2 dargestellte Sichterrad unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten Sichterrad durch die Anordnung der Sichterradschaufeln (3). Die Sichterradschaufeln (3) verlaufen nicht exakt in radialer Richtung, sondern sind in einem Winkel zur radialen Richtung entgegen der Rotationsrichtung gedreht angeordnet. Sofern sich die Sichterradschaufeln (3) bis in die Nähe der Rotationsachse erstrecken, bleiben die Sichterradschaufeln (3) im inneren Bereich radial ausgerichtet, wo hingegegen die Sichterradschaufeln (3) im äußeren Bereich zur radialen Richtung in einem Winkel gedreht angeordnet sind. Die Sichterradschaufeln (3) bilden dadurch einen Strömungskanal mit einem geknickten Verlauf aus.
    Es können auch Sichterradschaufeln (3) verwendet werden, die sich nicht weit bis in das Innere des Sichterrades erstrecken, sondern nur über einen äußeren radialen Bereich des Rades erstrecken. Eine derartige Gestaltung ist in Fig. 3 dargestellt.
    Die Einbauten können je nach Anwendungsfall verschiedenartige Querschnitte aufweisen. So weisen die Einbauten an den Sichterradschaufeln (3) gemäß Fig. 3 keinen quadratischen Querschnitt auf, sondern bestehen im wesentlichen nur aus einem stufenförmigen Absatz (6), der in einer vorteilhaften Ausgestaltung bereits in die Sichterradschaufel (3) integriert ist und nicht zusätzlich mit den Sichterradschaufeln (3) verbunden werden muß.
    Um eine große Schrägstellung der einzelnen Schaufeln (3) zu ermöglichen und einen ausreichenden Strömungskanal beizubehalten, können die Schaufeln (3) an ihren innen gelegenen Enden (7) angeschrägt ausgebildet werden. Dadurch bleiben auch bei der Verwendung von vielen und in ihrer Dicke sehr groß dimensionierten Schaufeln (3) ausreichend große Strömungskanäle erhalten.
    In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Sichterradschaufeln aus zwei Teilstücken gebildet. Die radial innen gelegenen Teilstücke verlaufen dabei geradlinig in radialer Richtung. Die radial außen gelegenen Teilstücke sind gemäß Fig. 4 schräg angeordnet. An der Knickstelle zwischen den schrägen und geraden Schaufelabschnitten ragt das äußere Ende des inneren Teilstückes über die Knickstelle hinaus und bildet dadurch die erfindungsgemäße Strömungskante.

    Claims (12)

    1. Sichtrad für einen Zentrifugalkraft-Windsichter mit von der Sichtluft entgegen seiner Schleuderrichtung von außen nach innen durchströmten, kranzförmig angeordneten, parallel zur Drehachse verlaufenden Schaufeln, die zwischen einer die Sichtradnabe tragenden Kreisscheibe und einer ringförmigen Deckscheibe angeordnet sind, wobei Strömungskanäle zwischen den Schaufeln durch die in einem Abstand zueinander und in Richtung der Drehachse verlaufenden Flächen der Schaufeln gebildet werden dadurch gekennzeichnet, daß den Strömungsverlauf beeinflussende Einbauten innerhalb der Strömungskanäle angeordnet sind.
    2. Sichtrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten an denjenigen Begrenzungsflächen der Sichterradschaufeln angebracht sind, die in Roationsrichtung vorne gelegen sind.
    3. Sichtrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten an denjenigen Begrenzungsflächen der Sichterradschaufeln angebracht sind, die in Roationsrichtung hinten gelegen sind.
    4. Sichtrad nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einbauten über die gesamte axiale Höhe des Sichtrades erstrecken.
    5. Sichtrad nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten einen quadratischen Querschnitt aufweisen.
    6. Sichtrad nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
    7. Sichtrad nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten einen dreieckigen Querschnitt aufweisen.
    8. Sichtrad nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten als stufenförmige Absätze der Sichterradschaufeln ausgebildet sind.
    9. Sichtrad nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sichterradschaufeln eine über die axiale Sichterradhöhe unterschiedliche radiale Schaufeltiefe aufweisen.
    10. Sichtrad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeltiefe in axialer Richtung von der die Sichtradnabe tragenden Kreisscheibe hin zur ringförmigen Deckscheibe kleiner wird.
    11. Sichtrad nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeltiefe in axialer Richtung von der die Sichtradnabe tragenden Kreisscheibe hin zur ringförmigen Deckscheibe stetig kleiner wird.
    12. Sichtrad nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeltiefe in axialer Richtung von der die Sichtradnabe tragenden Kreisscheibe hin zur ringförmigen Deckscheibe mit einer konstanten Steigung stetig kleiner wird.
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