EP0983802B1 - Sichtrad für einen Zentrifugalkraft-Windsichter - Google Patents

Sichtrad für einen Zentrifugalkraft-Windsichter Download PDF

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EP0983802B1
EP0983802B1 EP99116466A EP99116466A EP0983802B1 EP 0983802 B1 EP0983802 B1 EP 0983802B1 EP 99116466 A EP99116466 A EP 99116466A EP 99116466 A EP99116466 A EP 99116466A EP 0983802 B1 EP0983802 B1 EP 0983802B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blades
separating rotor
separating
baffles
flow
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP99116466A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0983802A2 (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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
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
Application granted granted Critical
Publication of EP0983802B1 publication Critical patent/EP0983802B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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 after The preamble of claim 1 and a method for the separation of in a fluid dispersed prepare for a fine and a coarse fraction according to the preamble of claim 11.
  • This Feinstsichter has a crusherrad with over the circumference rotationally symmetrically distributed slots arranged on the flow channels, whose width decreases stepwise approximately in the middle of the flow channels.
  • the slots have a larger at the outer periphery of the Feinstkorbsichters Length as on the inner circumference, and have either the shape of a trapezoid or that of a circle section bounded by two secants.
  • JP 07308637-A is a generic reformerrad with angled Flow channels known.
  • the sorterrad includes reformerradschaufeln with whose outer end angled arranged auxiliary blades, wherein the sorterradschaufeln and the auxiliary blades limit the flow channels.
  • auxiliary blades do not change the flow pattern in the Flow channels inflowing reformluft cause, since at the very edge of the reformerradschaufeln, so in the field of auxiliary blades, no vortex in the Visual air can form, as it lacks a stop surface on which the incoming classifying air which has been broken at the auxiliary blades, for formation a vortex could be reflected.
  • In the inflowing classifying air forms a vortex further inside the flow channel, in the area of the flow channels limiting classifier wheel blades.
  • classifiers serve to disperse them in a fluid Separate visual goods in a fine and a coarse fraction.
  • the fluid can vary depending on the procedural requirement a gaseous or vaporous or a liquid Be visual medium. Always have the desired fractions of the final product predefined conditions with regard to the particle size distribution of the respective Fulfill fractions.
  • the greatest demands are made put the fineness.
  • Centrifugal wind sifter with deflector wheel are one of the preferred classifiers for Production of very fine goods under relatively low visibility Energy expenditure. For a sharp separation of the visible material into fines and coarse material It is necessary that in all flow channels of Abweiserades a uniform flow with the same mean radial velocity of the Fluids takes place.
  • the separation limit for fine and coarse is namely over the radial extent the flow channels within the reformrades not constant. The highest, so The finest separation limit for the fine lies on the outer circumference of the deflector wheel and worsens with decreasing radius to the axis of rotation of the Deflection straight out. Normally, the coarse material is already on the outer circumference of the Rades rejected and gets into the coarse material. Only the fines can continue into the Penetrate interior of the deflector and is with the fluid flow in the fines deducted.
  • a first solution to achieve a uniform flow discloses DE 43 26 604 A1.
  • the flow of the Abweiserad inflowing Fluids with the visual material dispersed therein is outside the Flow channels of the deflector wheel evenly and gradually on the Circumferential speed of the Abweisrades accelerated.
  • an acceleration of the fluid flow enabling components extending from the peripheral area of the deflector wheel extend radially outward.
  • deflection wheels are not according to the prior art can be used to a uniform flow in the flow channels enable.
  • the object of the invention is therefore to make a Abweiserad so that a uniform flow in the interior of the flow channels is also realized when the speed of the outer circumference of the Abweiserades along flowing fluid (v ⁇ ) and the peripheral speed of the rotating Abweiserades (v s ) are not the same, that is, when there is a non-directional flow at the outer periphery of the deflector wheel.
  • the coronally arranged blades cause that the angular velocity of the flow fluid within the through Blades limited flow channel at any radial distance from the Rotation axis of the classifying wheel is constant.
  • the thereby adjusting Fest Eisenbel has the property that the separation limit on the outer circumference of bombarderrades is the smallest. The further the fluid together with the inside dispersed particles penetrates into the wheel interior, i. the smaller the radius becomes, the greater the separation limit becomes.
  • a cause that coarse particles undesirably penetrate into the reformerrad can be vortexes that form in the flow channels and coarse Aspirate particles and transport them to the inside of the classifier wheel.
  • the invention provides means that reduce vortex formation within the Flow channels influenced so that no or only a few coarse particles be sucked into the flow channels.
  • the flow channel flow breaker on the boundary walls of the Blades to be mounted so that the penetrating into the flow channels Fluid flow already broken in the first radial third of the flow channel and vortex formation only in this third of the flow channel can occur. Because the vortex is the cause of the suction of coarse particles are, coarse particles are not sucked so far into the flow channels, if the vortices are as close as possible to the outer circumference of the classifier wheel form. When the coarse particles penetrate less far into the classifier wheel can, then it is less burdened with coarse particles and the Probability that coarse particles penetrate into the interior and thus into the Fines can be greatly minimized.
  • Decisive for the shape and position of the internals is the desired detachment the inflowing fluid from the boundary surface of the classifier blades and the desired location of the vertebrae training.
  • the spatial design of the reformerrades and the classifier as well as the Properties of the product to be viewed may have a different optimal Location of the vortex and possibly a different size of the vortex as beneficial prove. In any case, an improvement will occur when the location of the Vortex occurs on a radius that is greater than the radius for the vortex, the would form if no internals are used.
  • classifier wheels according to the invention with internals are preferred in classifiers used, which work with undirected Fluidzströmströmung.
  • When using the Inventive wheels according to the invention can be directed to a pre-acceleration of the Classifier fluids are dispensed with.
  • the internals can be used in classifier wheels whose Clearance paddles optionally to the radial direction straight, oblique or angled are arranged running.
  • the axial height of the classifier wheel should be be as large as possible.
  • the equal distribution of Radial speeds is exceeded by an over the axial reformerrad Abu reached different radial blade depth.
  • the blade depth is in axial Direction from the circular wheel bearing the treatradnabe towards the annular Cover disc smaller.
  • the different blade depth over the axial reformerrad Abu causes a uniform suction of the flow fluid and thus a uniform Radial velocity of the fluid over the axial height.
  • the separator wheels this new type, the reformerrad Abu can be increased without increasing the visual quality deteriorate.
  • the design of classifying wheels with different blade depths can also in classifying wheels without internals to equalize the Radial speed can be used.
  • the crusherrad of Fig. 1 consists of a crusherradnabe (1) bearing Circular disc (2), which has radial and annular slots, in the the crusherradschaufeln (3) can be used.
  • the evenly over the circumference of the Classifier wheel distributed blades (3) are through the circular disc (2) and the annular cover plate (4) held.
  • both Circular disc (2) and annular cover plate (4) and the blades (3) made Made of steel.
  • the blades (3) are fixed by soldering or welding with the Circle (2) - and cover plate (4) connected.
  • classifier blades (3) chosen, the one from another and not weld or solderable material, e.g. ceramic or plastic, like that
  • the blades (3) can be made by gluing in the slots of the circle (2) - and cover plate (4) are attached.
  • Connection techniques possible. Depending on the material and application may be to prove another lanyard as the most meaningful.
  • the sortifierradschaufeln (3) and circle (2) - and cover plate (4) to glue.
  • each sifter bucket (3) On the front boundary surface in the direction of rotation, each sifter bucket (3) the internals (5) are attached.
  • the internals (5) have, for example, a square cross section and extend axially over the entire Blade height. You can e.g. by welding, soldering or gluing with the Boundary surfaces of sorterrradschaufeln (3) are connected.
  • the internals are preferably located on a common radial Circular orbit, which is approximately in an area within the outer third of the radial Total width of reformerradschaufeln (3) is located.
  • the separator wheel shown in FIG. 2 differs from that in FIG. 1 shown digesterrad by the arrangement of sorterradschaufeln (3).
  • the reformerradschaufeln (3) do not run exactly in the radial direction, but are in rotated at an angle to the radial direction opposite to the direction of rotation arranged. If the sorterradschaufeln (3) close to the Extend axis of rotation, the reformerradschaufeln (3) remain in the inner region radially aligned, where, however, the sorterradschaufeln (3) in the outer region are arranged rotated to the radial direction at an angle. The reformerradschaufeln (3) thereby form a flow channel with a kinked course.
  • the internals can, depending on the application, various cross-sections exhibit.
  • the internals to the sorterradschaufeln (3) according to FIG. 3 no square cross section, but consist essentially only of a stepped shoulder (6), which in an advantageous embodiment already in the reformerradschaufel (3) is integrated and not in addition to the sorterradschaufeln (3) must be connected.
  • the blades (3) on their inner ends (7) are bevelled. Thereby remain very large even when using many and in their thickness dimensioned blades (3) get sufficiently large flow channels.
  • the crusherradschaufeln are made two sections formed.
  • the radially inner sections run thereby straight in the radial direction.
  • the radially outer sections are according to Fig. 4 arranged obliquely. At the kink between the oblique and straight Blade sections project 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)

Description

Die Erfindung betrifft ein Sichtrad für einen Zentrifugalkraft-Windsichter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Trennung von in einem Fluid dispergierten Sichtgut in eine Fein- und eine Grobfraktion nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
Aus der DD 299 949 A5 ist ein Feinstsichter zur Feinstklassierung von dispersen Feststoffen bekannt. Dieser Feinstsichter weist ein Sichterrad mit über dem Umfang rotationssymmetrisch verteilt angeordneten Schlitzen, den Strömungskanälen auf, deren Breite sich etwa in der Mitte der Strömungskanäle stufenförmig verringert. Die Schlitze weisen am äußeren Umfang des Feinstkorbsichters eine größere Länge als am inneren Umfang auf, und besitzen entweder die Form eines Trapezes oder die eines durch zwei Sekanten begrenzten Kreisausschnittes.
Aus der JP 07308637-A ist ein gattungsgemäßes Sichterrad mit gewinkelten Strömungskanälen bekannt. Das Sichterrad umfasst Sichterradschaufeln mit an deren äußerem Ende abgewinkelt angeordneten Hilfsschaufeln, wobei die Sichterradschaufeln und die Hilfsschaufeln die Strömungskanäle begrenzen. Diese Hilfsschaufeln führen jedoch keine Änderung des Strömungsverlaufs der in die Strömungskanäle einströmenden Sichtluft herbei, da sich am äußersten Rand der Sichterradschaufeln, also im Bereich der Hilfsschaufeln, keine Wirbel in der Sichtluft ausbilden können, da es an einer Anschlagfläche fehlt, an der die einströmende Sichtluft, die an den Hilfsschaufeln gebrochen worden ist, zur Bildung eines Wirbels reflektiert werden könnte. In der einströmenden Sichtluft bildet sich ein Wirbel weiter innen im Strömungskanal, im Bereich der die Strömungskanäle begrenzenden Sichterradschaufeln.
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.
Aus dem Stand der Technik ist aus der Patentschrift DD 299949-A5 ein Feinstsichter bekannt, der zur Feinstklassierung von dispersen Feststoffen dient und hierfür rotationssymmetrisch über den Umfang des Feinstsichters verteilt angeordnete Schlitze aufweist. Die Schlitze besitzen am äußeren Umfang des Feinstkorbsichters eine größere Breite als am inneren Umfang und weisen am äußeren Umfang des Grundkörpers eine größere Länge als am inneren Umfang auf. Sie besitzen entweder die Form eines Trapezes oder die eines durch zwei parallele Sekanten begrenzten Kreisausschnitts. Durch die geringe Schlitzbreite und die Flächenform des Schlitzes wird bewirkt, dass durch den sich von außen nach innen verringernden Querschnitt des Schlitzes der Strömungswiderstand in den Schlitzen erhöht und den angesaugten Luftvolumenstrom beeinflusst, was dazu führt, dass der Trennkorngrößendurchmesser verringert wird. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, bei gleichem Sichterdurchmesser und gleicher Sichtergeschwindigkeit ein wesentlich feineres Endprodukt zu erhalten und es wird ein verschleißärmerer Betrieb des Feinstsichters garantiert und die Standzeit der gesamten Anlage erhöht.
Aus der JP 07 308637-A ist ein Sichtrad bekannt, welches Strömungskanäle mit geknicktem Verlauf aufweist. Diese Strömungskanäle werden durch gewinkelte Sichterradschaufeln begrenzt, wobei die gewinkelten Schaufeln aus den eigentlichen Sichtradschaufeln und daran abgewinkelt angeordneten Hilfsschaufeln gebildet werden. Diese dienen zur Steuerung der Druckdifferenz in der Mühle, wodurch die Feinklassierung und die Trenncharakteristik der Mühle verbessert werden soll.
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 00040001
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 Abweiseräder 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 Radialgeschwindigkeit 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 (13)

    1. Sichtrad für einen Zentrifugalkraft-Windsichter mit kranzförmig angeordneten und parallel zur Drehachse verlaufenden Schaufeln (3), die zwischen einer die Sichtradnabe (1) tragenden Kreisscheibe (2) und einer ringförmigen Deckscheibe (4) angeordnet sind, wodurch Strömungskanäle zwischen den Schaufeln (3) durch die in einem Abstand zueinander und in Richtung der Drehachse verlaufenden Flächen der Schaufeln (3) gebildet werden, welche von der Sichtluft entgegen seiner Schleuderrichtung von außen nach innen durchströmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass an den Schaufeln (3) im Bereich innerhalb des äußeren Drittels Einbauten (5) vorgesehen sind, welche in die Strömungskanäle ragen, um dort den Strömungsverlauf der Sichtluft so zu beeinflussen, dass die Wirbel, die sich in der in die Strömungskanäle einströmenden Sichtluft bilden, auf einem Radius auftreten, der größer ist, als der Radius, auf dem die Wirbel ohne die Einbauten auftreten würden.
    2. Sichtrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Einbauten (5) über die gesamte axiale Höhe des Sichtrades erstrecken.
    3. Sichtrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (5) einen quadratischen Querschnitt aufweisen.
    4. Sichtrad nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (5) einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.
    5. Sichtrad nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (5) einen dreieckigen Querschnitt aufweisen.
    6. Sichtrad nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbauten (5) als stufenförmige Absätze der Sichterradschaufeln (3) ausgebildet sind.
    7. Sichtrad nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sichterradschaufeln (3) eine über die axiale Sichtradhöhe unterschiedliche radiale Schaufeltiefe aufweisen.
    8. Sichtrad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeltiefe in axialer Richtung von der die Sichtradnabe (1) tragenden Kreisscheibe (2) hin zur ringförmigen Deckscheibe (4) kleiner wird.
    9. Sichtrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeltiefe in axialer Richtung von der die Sichtradnabe (1) tragenden Kreisscheibe (2) hin zur ringförmigen Deckscheibe (4) stetig kleiner wird.
    10. Sichtrad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeltiefe in axialer Richtung von der die Sichtradnabe (1) tragenden Kreisscheibe (2) hin zur ringförmigen Deckscheibe (4) mit einer konstanten Steigung stetig kleiner wird.
    11. Verfahren zur Trennung von in einem Fluid dispergiertem Sichtgut in eine Fein- und eine Grobfraktion mit einem Sichterrad für einen Zentrifugalkraft-Windsichter mit kranzförmig angeordneten und parallel zur Drehachse verlaufenden Schaufeln (3), die zwischen einer die Sichtradnabe (1) tragenden Kreisscheibe (2) und einer ringförmigen Deckscheibe (4) angeordnet sind, wobei die Sichtluft entgegen der Schleuderrichtung des Sichterrads von außen nach innen durch Strömungskanäle strömt, welche zwischen den Schaufeln (3) durch die in einem Abstand zueinander und in Richtung der Drehachse verlaufenden Flächen der Schaufeln (3) gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass durch Einbauten (5) an den Schaufeln (3) im Bereich innerhalb des äußeren Drittels dafür gesorgt wird, dass die Wirbel, die sich in der in die Strömungskanäle einströmenden Sichtluft bilden, auf einem Radius auftreten, der größer ist, als der Radius, auf dem die Wirbel ohne die Einbauten auftreten würden.
    12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch den Betrieb des Zentrifugalkraft-Windsichters derart, dass die Umfangsgeschwindigkeit (vs) des Sichtrads größer als die Geschwindigkeit des am Außenumfang des Sichtrades entlang strömenden Fluids (vϕ) ist und dass die Einbauten (5) an denjenigen Begrenzungsflächen der Schaufeln (3) angebracht sind, die in Rotationsrichtung vorne gelegen sind.
    13. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch den Betrieb des Zentrifugalkraft-Windsichters derart, dass die Umfangsgeschwindigkeit (vs) des Sichtrads kleiner als die Geschwindigkeit des am Außenumfang des Sichtrades entlang strömenden Fluids (vϕ) ist und dass die Einbauten (5) an denjenigen Begrenzungsflächen der Schaufeln (3) angebracht sind, die in Rotationsrichtung hinten gelegen sind.
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