EP3442721A2 - Sichter - Google Patents

Sichter

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Publication number
EP3442721A2
EP3442721A2 EP17719819.9A EP17719819A EP3442721A2 EP 3442721 A2 EP3442721 A2 EP 3442721A2 EP 17719819 A EP17719819 A EP 17719819A EP 3442721 A2 EP3442721 A2 EP 3442721A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
dispersing
classifier
separator according
cone
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
EP17719819.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3442721B1 (de
Inventor
Joachim Galk
Thomas Mingers
Marc Giersemehl
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.)
Neuman & Esser Process Technology GmbH
Original Assignee
Neumann & Esser Process Technology GmbH
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 Neumann & Esser Process Technology GmbH filed Critical Neumann & Esser Process Technology GmbH
Priority to EP18203588.1A priority Critical patent/EP3461565B1/de
Publication of EP3442721A2 publication Critical patent/EP3442721A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3442721B1 publication Critical patent/EP3442721B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • B07B11/00—Arrangement of accessories in apparatus for separating solids from solids using gas currents
    • B07B11/06—Feeding or discharging arrangements
    • 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
    • B07B4/025—Separating solids from solids by subjecting their mixture to gas currents while the mixtures fall the material being slingered or fled out horizontally before falling, e.g. by dispersing elements
    • 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 separator according to the features of the preamble of claim 1.
  • DE 38 23 380 C2 discloses such a separator with a spreading plate on which the material to be treated is applied centrally. Over the circumference of the spreading plate impact elements on the upper side and radially outwardly projecting impact elements are fixed rigidly or freely oscillating below the outer edge.
  • the spreading plate is driven independently of the rod basket. On the spreading plate in the center of a task cone is arranged, which has the task of redirecting the falling feed on the spreading plate. Due to the centrifugal forces, the feed material slips to the edge of the spreading plate, wherein the feed material at the same time a component of movement in the direction of rotation of the spreading plate is mediated. At the edge of the spreading plate, the feed material hits the striking elements arranged on the spreading plate, so that the aggregates are comminuted at this point.
  • the particles of the feed material meet on outwardly projecting further impact elements of the spreading plate.
  • baffles which are arranged on the inside of the classifier housing above the viewing zone between the rod basket and the vane ring, the estate should be concentrated in the beat circle of the impact elements of the staff basket are passed. Despite various measures, deagglomeration is unsatisfactory.
  • DE 43 02 857 A1 discloses a cleaning device for cleaning a grain mixture comprising a spreader on which both a hood and a truncated cone is attached, which in turn carries a cone. Impact elements are not provided.
  • WO 2014/124899 A1 describes a sifter which has internals in the viewing zone between the air guidance system and the rotor cage, which are intended to cause the agglomerated feed particles to be at least partially disagglomerated. This should make a more efficient sighting possible.
  • the internals are arranged such that they extend parallel to the axis of rotation of the rotor cage or form an angle with the rotor axis.
  • the internals which can also be formed by end portions of the guide vanes of the air duct system, form bottlenecks or constrictions in the circumferential direction of the viewing zone.
  • the DE 199 61 837 A1 are also internals in the form of projecting into the viewing zone deflectors, which extend parallel to the axis of the dynamic rotor part.
  • EP 1 529 568 B1 discloses a cyclone separator in which the flow cross-section in the flow direction of the product is constricted in front of the separation region at at least one point.
  • diaphragms such as e.g. Conical rings are used, which can be installed in the viewing zone in several places.
  • the ratio ⁇ is meant, wherein X25 and X 75 denote the particle sizes of the particles, the proportion is 25% and 75%.
  • the separator according to claim 1 is characterized in that the task cone is arranged at a distance from the dispersing plate on the housing.
  • the particles of the feed material and in particular the agglomerates of the feed material have only one vertical and one radial movement component.
  • the agglomerates slide off the task cone, the agglomerates are caught and smashed by the dispersing blades of the dispersing disk rotating beneath the task cone.
  • the dispersing blades are arranged distributed on the upper side of the dispersing disk over the circumference of the dispersing disk.
  • dispersing blades Preferably, four to twenty dispersing blades are provided.
  • the impact of the dispersing blades is significantly greater than in the prior art, because the agglomerates on impact with the dispersing blades still have no component of motion in the direction of rotation of the dispersing.
  • the selectivity of the classifier is greatly improved because not only a significantly larger amount of agglomerates is deagglomerated, but the agglomerates are almost completely decomposed into their original individual particles.
  • the task cone has an opening angle ⁇ with 45 ° ⁇ ⁇ 90 °.
  • This is a pointed cone, which has the advantage that the slope of the conical surface is large and thereby the particles of the feed material in their vertical movement are slowed down only slightly before they hit the dispersing blades.
  • the object cone at its tapered edge has a radius Ri, for the 0.5 x R holds 2 ⁇ Ri ⁇ R2, where R2 denotes the radius of the Dispergiertellers. If this relationship is maintained, it is ensured that the cone edge of the task cone extends as far as possible to the edge of the dispersing plate and thus strike the particles of the feed material on a region of the dispersing disk and the dispersing blades which has a correspondingly high web speed v.
  • the impulse p m x v acting on the agglomerates is greater, the greater the web speed v. It is therefore advantageous to choose the radius R2 of the dispersing plate as large as possible, because then the radius Ri of the cone edge can also be chosen to be large within the range of 0.5 ⁇ R2 to R2.
  • the web speed v at the radially outer end of the dispersing blades is preferably in the range from 40 m / s to 150 m / s, in particular in the range from 80 m / s to 150 m / s.
  • Ri should not be chosen too large, so that the agglomerates falling from the task cone do not shoot over the edge of the dispersing disk due to their radial velocity. It is therefore preferred to choose Ri ⁇ 0.9 ⁇ R2, in particular Ri ⁇ 0.8 ⁇ R2.
  • the radius R3 of the inner circumference of the dispersing blades R 3 ⁇ Ri.
  • the inner circumference of the dispersing blades designates the circle on which the inner surfaces of the dispersing blades point radially to the center of the dispersing disk.
  • the advantage of a small distance A1 is that the agglomerates of the feed material are detected and smashed by the dispersing blades immediately after leaving the task cone.
  • each dispersing blade has a dispersing surface, which is arranged perpendicular to the direction of rotation of the dispersing plate. This has the advantage that a maximum force on the impinging agglomerates of the feed material is ensured.
  • the dispersing blades are upstanding at the top of the dispersing disk and extending in the radial direction.
  • a baffle ring is provided on the housing, which has distributed over the circumference, in the direction of the dispersing plate projecting baffle elements.
  • the baffle ring is preferably arranged stationary on the housing.
  • 24 or more than 24 baffles are provided.
  • the particles of the feed material which are thrown by the impact ring due to the centrifugal forces to the outside, not only hit against the baffle ring, but due to their component of motion in the direction of rotation of the turntable and against the baffles.
  • the advantage of the baffle ring with the baffle elements is that agglomerates, which may not yet have been completely broken down into the individual particles by the dispersing blades of the dispersing disk, can be effectively comminuted in this second stage of the dispersion. The deagglomeration is thereby further improved.
  • the distance A 2 between the impact elements and the dispersing plate is preferably 0 ⁇ A 2 -S 30 mm, in particular 10 mm ⁇ A 2 -S 30 mm.
  • the baffles are designed and arranged such that they face at least the dispersing blades. This means that the vertical extent of the baffles is so large that it corresponds at least to the height of the dispersing blades. This ensures that as many particles of the feed material leaving the dispersing plate are captured by the impact elements.
  • the sifter has a sifter wheel having sifter blades and an air guide system having guide vanes for supplying sifting air, an annular sifting space being arranged between the sifter wheel and the air guidance system.
  • Such classifiers are also referred to as Abweiseradsichter.
  • the vanes are in the viewing space protruding, extending in the vertical direction baffles.
  • This classifier does not have the dispersing plate and task cone according to the invention, but only the air-guiding system according to the invention.
  • the dispersing plate is preferably fastened to the classifier wheel.
  • the advantage is that the dispersing plate does not require its own drive and is driven by the classifier wheel.
  • the dispersing plate thus has the same angular velocity as the reformerrad.
  • the feed material in particular also the deagglomerated feedstock, tends to form strands in front of and in the viewing area which impair the classification.
  • Strands are understood to mean an accumulation of particles in a gas flow which, due to segregation, e.g. B. forms by the action of gravity and centrifugal force. Strands have their cause in exceeding the carrying capacity of the gas for the solid particles. In the strand thus smaller particles are included, which would otherwise arrive at low solids loadings with the flow of air into the fines. By projecting into the viewing space baffles a targeted loosening of the strands, so that an improved separation, in particular the finest particles is possible without affecting the rest of the deposition.
  • baffles By projecting into the viewing space baffles not only the strands are dissolved, but it is the particles of the feed material also imparted an additional component of movement in reformersrad direction.
  • the air duct system has air windows, wherein a baffle is arranged on at least one edge of the air window.
  • the air guidance system preferably has an annular wall in which the air windows are arranged.
  • the incoming air through the air windows is deflected by the baffles, whereby the flow is influenced in the viewing space.
  • the baffles thus fulfill two tasks. Both the particles of the feed material and the inflowing classifying air are influenced in the desired manner.
  • the angle of attack ⁇ of the baffles both flows can be adjusted specifically.
  • the angle of attack ⁇ is clamped between the baffles in the flow direction of the particle-air mixture in the viewing space and the inner radius RL of the air duct system.
  • the angles ⁇ are the same for all baffles.
  • the baffles are arranged on the opposite edges of the air window.
  • Each air window thus has two baffles, whereby the incoming air flow can be initiated more targeted.
  • the baffles between each two air windows are arranged such that their ends converge.
  • the baffles preferably have different angles of incidence ⁇ in this embodiment.
  • the ends of the baffles are preferably spaced, d. H. the ends of the baffles preferably do not touch.
  • each of the two baffles which are arranged on each air window, aligned parallel to each other.
  • These baffle pairs form an air channel, which preferably has a constant width.
  • the baffles have an angle of attack ⁇ , which is in the range of 30 ° to 60 °, more preferably in the range of 40 ° to 50 °.
  • the baffles are preferably rectangular planar guide elements.
  • the guide plates are curved in the direction of the classifier wheel.
  • the angle of attack ⁇ of the curved baffle is clamped between the tangent T in the center of the outer surface of the baffle and the inner radius RL of the air duct system in the direction of flow of the particle air flow.
  • the flow direction of the particle air flow is defined by the direction of rotation of the classifier wheel.
  • the curved embodiment of the baffles has the advantage that the particle air flow is directed more effectively to the classifier wheel.
  • the baffles have a single radius of curvature R 4 .
  • the baffles are curved in such a way that the radius of curvature R 4 decreases in the direction of classifier wheel.
  • radius of curvature is preferably 5 mm ⁇ R ⁇ 2000 mm.
  • the air guidance system preferably has at least one cone ring with a particle guide element projecting into the viewing space and having a first cone-shaped surface.
  • the particle air flow has not only a horizontal component of motion, but also a vertical component of motion due to gravity.
  • the flow cross section of the viewing space in the vertical direction of movement is constricted by the cone ring, whereby the particle air flow is deflected by the cone-shaped surface of the particle guide element in the direction of bombarderrad. This measure also contributes to an improvement in the selectivity of the classifier.
  • the cone-shaped surface is arranged on the upper side of the particle guide element and forms with a vertical axis L v an angle ⁇ with 10 ° ⁇ ⁇ 90 °, particularly preferably 20 ° ⁇ ⁇ 80 °.
  • the ratio V is the diameter D L / D S 1, 05 ⁇ V ⁇ 1, 1.
  • the air guidance system has at least one circumferential horizontal air slot.
  • This horizontal air slot may extend partially or over the entire circumference of the air handling system. This results in higher radial speeds of the classifier air of up to 30 m / s, with which the feed material is guided to the classifier wheel.
  • FIG. 1 shows a sifter in vertical section
  • Figure 2 is a vertical section through the perspective shown upper
  • Figure 3 is a plan view of the sifter
  • FIG. 4 shows a vertical section through cones and dispersing plate of the classifier according to FIG. 1,
  • Figure 5 shows a detail of Figure 4 in an enlarged view
  • FIG. 6 shows a horizontal section through a classifying wheel and an air-guiding system according to an embodiment
  • FIG. 7 is a perspective view of an air-handling system according to another embodiment
  • FIG. 8a shows the top view of the air guidance system shown in FIG. 7 with the separator wheel drawn in
  • FIG. 9 an enlarged detail from FIG. 8 a
  • FIG. 10 a further embodiment of an air guidance system with classifier wheel in plan view
  • FIG. 1 1 shows a section through an air-guiding system according to a further embodiment with a conical ring
  • FIG. 12 shows a section through one of the cone rings shown in FIG. 11,
  • FIG. 13 shows an enlarged vertical section through the air guidance system and an associated classifier wheel, and
  • FIG. 12 shows a section through one of the cone rings shown in FIG. 11,
  • FIG. 13 shows an enlarged vertical section through the air guidance system and an associated classifier wheel, and
  • FIG. 12 shows a section through one of the cone rings shown in FIG. 11,
  • FIG. 13 shows an enlarged vertical section through the air guidance system and an associated classifier wheel, and
  • FIG. 12 shows a section through one of the cone rings shown in FIG. 11
  • FIG. 13 shows an enlarged vertical section through the air guidance system and an associated classifier wheel
  • Figure 14 is a diagram of the cumulative distribution curves Q 3 for explaining the yield and selectivity of the classifier.
  • a classifier 1 is shown in vertical section.
  • the classifier 1 has a housing 2 which has a filler pipe 6 and is divided into an upper housing part 3 and a lower housing part 5.
  • the upper housing part 3 which is formed substantially cylindrical, there is a sorterrad 60 with submiterrad 80 and the air guide system 70 with three Leitschaufelkränzen 72.
  • the viewing space 18 Between the reformerrad 80 and the air guide system 70 is the viewing space 18.
  • a dispersing plate 30 is fixed, thereby characterized by Classifier wheel 60 is driven.
  • the dispersing plate 30 has on its upper side 31 (see also FIG. 2) in the edge region dispersing blades 40 which consist of essentially rectangular metal platelets which project upwards from the upper side 31 of the dispersing plate 30 and extend up to the edge 33 of the dispersing plate 30.
  • the dispersing a task cone 20 is fixedly attached to the housing 2.
  • the upper housing part 3 has a classifier cover 4, in which the filler pipe 6 is arranged with the filling opening 7 for the feed material.
  • the feed material is filled through the filler pipe 6 in the classifier 1 and meets there on the task cone 20th
  • the drive shaft 13 is arranged for the crusherrad 60, which is driven at the lower end by a drive device 12.
  • the lower housing part 5 also has an outlet pipe with the outlet opening 9 for discharging the fine material.
  • a suction fan 1 1 and the outlet 10 is arranged for the coarse material.
  • FIG. 2 shows a detail section through the upper region of the housing 3.
  • the task cone 20 projects with its conical tip 26 into the filler pipe 6 and is fastened there by means of a fastening element 22 to the filler neck 6.
  • the dispersing plate 30 is surrounded by a baffle ring 50, which has on its inner surface 52 baffle elements 54 which protrude in the direction of the dispersing plate 30 from the inner surface 52.
  • the baffles 54 are arranged distributed over the inner surface 52 of the baffle ring 50 and extend in the vertical direction at least over the entire height of the dispersing blades 40.
  • the baffle ring 50 is followed by a conical wall 58 at the top.
  • the classifying wheel 60 which is arranged underneath the dispersing disk 30, has a multiplicity of vertically oriented classifier wheel blades 62 and is surrounded by an air-guiding system 70 with a total of three guide-blade rings 72.
  • the plan view is shown on the separator 1 shown in Figure 1, which has two tangentially arranged on the housing part 3 reformluftzu Replacementen 8a, b.
  • the baffles 54 are arranged at a distance from the dispersing plate 30.
  • the dispersing plate 30 carries at its upper side 31 six dispersing blades 40, which partially extend below the task cone 20.
  • the inner periphery of the dispersing blades 40 is indicated by the dashed circle 44 on which the inner surfaces 41 of the dispersing blades 40 lie.
  • the corresponding radius R3 of the inner circumference 44 of the dispersing blades 40 is also shown as the radius R1 of the cone edge 24 of the task cone 20th
  • FIGS. 4 and 5 show enlarged sectional views of the upper part of the classifier 1 shown in FIG.
  • the task cone 20 has an opening angle ß of about 85 °.
  • the task cone 20 extends into the area of the dispersing blades 40, so that the feed material 14 introduced from above through the filler pipe 6 is supplied directly to the dispersing blades 40.
  • the agglomerates in the feedstock 14 are denoted by the reference numeral 15. features.
  • the agglomerates 15 as well as the remaining particles of the feed material 14 are first detected by the dispersing surface 46 of the dispersing blades 40 before they impinge on the top side 31 of the dispersing disk 30.
  • the radii Ri, R 2 and R3 are shown, wherein it can be seen that the radius R3 is smaller than the radius R1, wherein for the radius is preferably 0.4 x R 2 ⁇ R 3 ⁇ 0.8 x R 2 . This ensures that the agglomerates 15 of the feed material 14 when leaving the task cone 20 do not overshoot the edge 33 of the dispersing plate 30 without hitting the dispersing blades 40.
  • the distance A1 between the conical edge of the dispensing cone 20 and the top side surface 43 of the dispersing blade 40 is shown. Furthermore, the distance A 2 between the edge surface 34 of the dispersing plate and the impact element 56 is shown. The outer surface 42 of the dispersing blade 40 is set back relative to the edge surface 34 of the dispersing disk 30.
  • the impact element 54 extends below the level in which the underside 32 of the dispersing plate 30 lies.
  • the length L s of the dispersing blades 40 is preferably in the range of 0.02 ⁇ R 2 ⁇ L s -S 0.2 ⁇ R 2 .
  • the height H s is preferably in the range of 0.01 x R 2 ⁇ H s ⁇ 0.1 x R 2 .
  • A1 ⁇ R is 2/6.
  • Ai ⁇ R is preferably 2/2.
  • H P of the baffles 54 is preferably 0.03 x R 2 ⁇ H P ⁇ 0.5 x R 2 .
  • the width B P of the baffle element 54 is slightly less than the height H s of the dispersing blade 40.
  • an agglomerate particle 15 is shown, which slips down on the conical surface and is captured by the dispersing surface 46 and decomposed into its individual particles.
  • the resulting disagglomerated particles 16 strike the impact surface 56 of the impact element 54 and are further deagglomerated there.
  • FIG. 6 shows the plan view of a separator wheel 60 with separator blades 62 and an associated air guidance system 70 with air guide vanes 73.
  • the vane ring 72 of the air control system 70 has an inner diameter D L.
  • the outer diameter of the reformerrades 60 is denoted by D s . This results in a width A of the annular viewing space 18th
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the air-handling system 70.
  • the air guidance system 70 has two rings 79, between which an annular wall 71 with air windows 74 is arranged.
  • the air windows 74 are arranged uniformly over the entire circumference of the annular wall 71.
  • In the embodiment shown here are rectangular air windows 74, each having at the left edge 75 air guide vanes 73 in the form of baffles 76.
  • These baffles 76 are arranged pivotable about an axis L S A, so that the angle of attack ⁇ , which is located in the figure 9, can be adjusted selectively.
  • FIG. 9 the flow direction of the particle air flow, which is generated by the rotation of the separator wheel 60 in the direction of the arrow P1, is indicated in the viewing space 18 by the arrow P2.
  • the angle ⁇ is clamped between the inner radius RL of the air duct system 70 and the guide plate 76.
  • FIG. 8 a the air guidance system 70 of FIG. 7 is combined with a classifier wheel 60. Pi indicates the direction of rotation of the separator wheel 60. With P 2 , the flow direction of the particle air flow is called.
  • baffles 76 are curved.
  • the baffles 76 have a uniform radius of curvature R 4 and are arranged curved in the direction classifier.
  • the angle of attack ⁇ is indicated by the tangent T through the center of the baffle 76 and the inner radius of the air-directing system 70.
  • FIG. 8c shows a further embodiment in which the baffles 76 do not have a uniform radius of curvature but instead have a radius of curvature which reduces from outside to inside.
  • the radius of curvature Re at the end of the curved guide plate 76 is smaller than the radius of curvature R 5 .
  • FIG. 10 shows a further embodiment of the air guidance system 70, in which baffles 77a, 77b are arranged opposite each other at both edges 75 of the air windows 74.
  • the air inflow is indicated by the arrows. While the baffles 77a are formed short, the baffles 77b are made longer.
  • the adjacent baffles 77a and 77b of two windows 74 are each aligned in parallel, so that an air duct is provided with a constant width.
  • the ends 77c of the baffles 77a, 77b do not touch and are spaced from one another.
  • FIG. 11 shows a further embodiment of the air guidance system 70, in which three guide vane rings 72 are arranged one above the other, wherein between the rings 79 of adjacent guide vane rings 72 one cone cone ring 80 is arranged.
  • a horizontal annular air slot 78 is provided in this air guide system 70 is introduced through the classifying air into the viewing space 18.
  • a cone ring 80 is shown in section.
  • the cone ring 80 has a particle guide element 82 having a first conical surface 84 at the top and a second conical surface 86 at the bottom.
  • the inclination angle of the surface 84 to a vertical axis L v is indicated by ⁇ .
  • the air guidance system 70 is shown together with a separator wheel 60, so that it can be seen that the particle guide elements 82 protrude into the viewing space 18.
  • the distance A 3 from the inner edge 88 of the particle guide elements 84 to the classifier wheel is marked with A 3 .
  • the diameter D L and D s and the distance A between the air guide system 70 and the reformerrad 60 are located.
  • the sum distribution curve II obtained with the separator according to the invention is likewise shown in FIG.
  • the yield for this particle range was 7.3% in the prior art (curve I) and 1 1, 3% with the classifier according to the invention (curve II). This is an increase of 54.8%.

Landscapes

  • Combined Means For Separation Of Solids (AREA)
  • Centrifugal Separators (AREA)
  • Cyclones (AREA)
  • Filling Or Emptying Of Bunkers, Hoppers, And Tanks (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

Es wird ein Sichter (1) beschrieben, der ein Gehäuse (2), einen Aufgabekegel (20) und einen rotierbaren Dispergierteller (30) aufweist, auf dessen Oberseite (31) über den Umfang des Dispergiertellers (30) verteilte Dispergierschaufeln (40) angeordnet sind. Der Aufgabekegel (20) ist beabstandet zum Dispergierteller (30) am Gehäuse (2) angeordnet. Die Trennschärfe des Sichters (1) ist gegenüber den herkömmlichen Sichtern verbessert.

Description

Sichter
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Sichter gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 .
Die DE 38 23 380 C2 offenbart einen solchen Sichter mit einem Streuteller, auf den das zu behandelnde Gut zentral aufgebracht wird. Über den Umfang des Streutellers sind Schlagelemente auf der Oberseite sowie radial nach außen vorspringende Schlagelemente starr oder frei pendelnd unterhalb des Außenrandes befestigt. Der Streuteller wird unabhängig vom Stabkorb angetrieben. Auf dem Streuteller ist im Zentrum ein Aufgabekegel angeordnet, der die Aufgabe hat, das herabfallende Aufgabegut auf den Streuteller umzulenken. Aufgrund der Zentrifugalkräfte rutscht das Aufgabegut an den Rand des Streutellers, wobei dem Aufgabegut gleichzeitig eine Bewegungskomponente in Drehrichtung des Streutellers vermittelt wird. Am Rand des Streutellers trifft das Aufgabegut auf die auf dem Streuteller angeordneten Schlagelemente, so dass die Aggregate an dieser Stelle zerkleinert werden.
Nach dem Herabfallen von dem Streuteller treffen die Partikel des Aufgabegutes auf nach außen vorstehende weitere Schlagelemente des Streutellers.
Auch am Umfang des Stabkorbes können Schlagelemente befestigt sein. Mittels Leitblechen, die an der Innenseite des Sichtergehäuses oberhalb der Sichtzone zwischen Stabkorb und Leitschaufelkranz angeordnet sind, soll das Gut konzentriert in den Schlagkreis der Schlagelemente des Stabkorbes geleitet werden. Trotz verschiedener Maßnahmen ist die Desagglomerisation nicht zufriedenstellend.
Die DE 43 02 857 A1 offenbart eine Reinigungsvorrichtung zum Reinigen eines Korngemenges, die einen Streuteiler aufweist, an dem sowohl eine Haube als auch ein Kegelstumpf befestigt ist, der wiederum einen Kegel trägt. Schlagelemente sind nicht vorgesehen.
Die WO 2014/124899 A1 beschreibt einen Sichter, der in der Sichtzone zwischen dem Luftleitsystem und dem Rotorkorb Einbauten aufweist, die bewirken sollen, das agglomerierte Aufgabegutteilchen zumindest teilweise desagglome- riert werden. Damit soll eine effizientere Sichtung möglich werden. Die Einbauten sind derart angeordnet, dass sie sich parallel zur Rotationsachse des Rotorkorbs erstrecken oder einen Winkel mit der Rotorachse bilden. Die Einbauten, die auch durch Endbereiche der Leitschaufeln des Luftleitsystem gebildet werden können, bilden Engpässe oder Einschnürungen in Umfangsrichtung der Sichtzone.
Der DE 199 61 837 A1 sind ebenfalls Einbauten in Gestalt von in die Sichtzone ragende Leitklappen zu entnehmen, die sich parallel zur Achse des dynamischen Rotorteils erstrecken.
Die EP 1 529 568 B1 offenbart einen Zyklonsichter, bei dem der Strömungsquerschnitt in Strömungsrichtung des Produktes vor dem Abscheidebereich an mindestens einer Stelle eingeschnürt ist. Hierzu kommen Blenden, wie z.B. Konusringe zum Einsatz, die in der Sichtzone an mehreren Stellen eingebaut sein können.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Sichter bereitzustellen, dessen Trennschärfe höher ist als bei Sichtern des Standes der Technik. Unter Trennschärfe oder Trennschärfegrad wird das Verhältnis κ = verstanden, wobei X25 und x75 die Partikelgrößen der Partikel bezeichnen, deren Anteil 25 % bzw. 75 % beträgt.
Diese Aufgabe wird mit einem Sichter gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und des Anspruchs 13 gelöst.
Der Sichter gemäß des Anspruchs 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass der Aufgabekegel beabstandet zum Dispergierteller am Gehäuse angeordnet ist.
Dadurch, dass der Aufgabekegel ortsfest am Gehäuse angeordnet ist, besitzen die Partikel des Aufgabegutes und insbesondere die Agglomerate des Aufgabegutes nur eine vertikale und eine radiale Bewegungskomponente.
Wenn die Agglomerate vom Aufgabekegel herunterrutschen, werden die Agglomerate von den Dispergierschaufeln des sich unter dem Aufgabekegel drehenden Dispergiertellers erfasst und zerschlagen. Die Dispergierschaufeln sind auf der Oberseite des Dispergiertellers über den Umfang des Dispergiertellers verteilt angeordnet.
Vorzugsweise sind vier bis zwanzig Dispergierschaufeln vorgesehen. Je geringer die Winkelgeschwindigkeit ω des Dispergiertellers ist, desto größer ist die Anzahl der Dispergierschaufeln zu wählen.
Die Schlagwirkung der Dispergierschaufeln ist deutlich größer als beim Stand der Technik, weil die Agglomerate beim Auftreffen auf die Dispergierschaufeln noch keine Bewegungskomponente in Drehrichtung des Dispergiertellers aufweisen. Die Trennschärfe des Sichters wird erheblich verbessert, weil nicht nur eine deutlich größere Menge der Agglomerate desagglomeriert wird, sondern die Agglomerate auch nahezu vollständig in ihre ursprünglichen Einzelpartikel zerlegt werden.
Vorzugsweise weist der Aufgabekegel einen Öffnungswinkel ß mit 45° < ß < 90° auf. Es handelt sich hierbei um einen spitzen Kegel, der den Vorteil hat, dass die Steigung der Kegelfläche groß ist und die Partikel des Aufgabegutes in ihrer vertikalen Bewegung dadurch nur wenig abgebremst werden, bevor sie auf die Dispergierschaufeln auftreffen.
Vorzugsweise weist der Aufgabekegel an seinem Kegelrand einen Radius Ri auf, für den gilt 0,5 x R2 < Ri < R2, wobei R2 den Radius des Dispergiertellers bezeichnet. Bei Einhaltung dieser Beziehung ist sichergestellt, dass sich der Kegelrand des Aufgabekegels möglichst weit bis zum Rand des Dispergiertellers erstreckt und somit die Partikel des Aufgabegutes auf einen Bereich des Dispergiertellers und der Dispergierschaufeln treffen, der eine entsprechend hohe Bahngeschwindigkeit v aufweist.
Der auf die Agglomerate einwirkende Impuls p = m x v ist umso größer, je größer die Bahngeschwindigkeit v ist. Es ist deshalb von Vorteil, den Radius R2 des Dispergiertellers möglichst groß zu wählen, weil dann auch der Radius Ri des Kegelrandes innerhalb des Bereichs 0,5 x R2 bis R2 groß gewählt werden kann. Die Bahngeschwindigkeit v am radial außenliegenden Ende der Dispergierschaufeln liegt vorzugsweise im Bereich von 40 m/s bis 150 m/s, insbesondere im Bereich von 80 m/s bis 150 m/s.
Andererseits darf Ri nicht allzu groß gewählt werden, damit die vom Aufgabekegel herabfallenden Agglomerate aufgrund ihrer Radialgeschwindigkeit nicht über den Rand des Dispergiertellers hinausschießen. Es ist deshalb bevorzugt, Ri < 0,9 x R2, insbesondere Ri <0,8 x R2 zu wählen. Vorzugsweise ist der Radius R3 des Innenumfangs der Dispergierschaufeln R3 < Ri . Der Innenumfang der Dispergierschaufeln bezeichnet den Kreis, auf dem die radial zum Mittelpunkt des Dispergiertellers weisenden Innenflächen der Dispergierschaufeln liegen.
Damit wird sichergestellt, dass sich der Aufgabekegel mit seinem Kegelrand auch bis in den Bereich der Dispergierschaufeln erstreckt, so dass die Partikel und somit auch die Agglomerate beim Herabfallen vom Aufgabekegel möglichst zuerst von den Dispergierschaufeln erfasst werden, bevor sie auf die Oberseite des Dispergiertellers auftreffen.
Vorzugsweise ist der Abstand A1 zwischen dem Kegelrand des Aufgabekegels und den Dispergierschaufeln 0 < A1 < 30 mm und beträgt besonders bevorzugt 5 mm bis 30 mm, insbesondere 5 mm bis 25 mm. Der Vorteil eines geringen Abstands A1 besteht darin, dass die Agglomerate des Aufgabegutes unmittelbar nach dem Verlassen des Aufgabekegels von den Dispergierschaufeln erfasst und zerschlagen werden.
Vorzugsweise weist jede Dispergierschaufel eine Dispergierfläche auf, die senkrecht zur Rotationsrichtung des Dispergiertellers angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass eine maximale Krafteinwirkung auf die auftreffenden Agglomerate des Aufgabegutes sichergestellt ist.
Vorzugsweise sind die Dispergierschaufeln an der Oberseite des Dispergiertellers aufragende und sich in radiale Richtung erstreckende Platten.
Vorzugsweise ist am Gehäuse ein Prallring vorgesehen, der über den Umfang verteilte, in Richtung des Dispergiertellers vorstehende Prallelemente aufweist. Der Prallring ist vorzugsweise ortsfest am Gehäuse angeordnet. Vorzugsweise sind 24 oder mehr als 24 Prallelemente vorgesehen.
Die Partikel des Aufgabegutes, die vom Prallring aufgrund der Zentrifugalkräfte nach außen geschleudert werden, treffen nicht nur gegen den Prallring, sondern aufgrund ihrer Bewegungskomponente in Drehrichtung des Drehtellers auch gegen die Prallelemente. Der Vorteil des Prallrings mit den Prallelementen besteht darin, dass Agglomerate, die möglicherweise noch nicht vollständig durch die Dispergierschaufeln des Dispergiertellers in die Einzelpartikel zerlegt worden sind, in dieser zweiten Stufe der Dispergierung wirkungsvoll zerkleinert werden können. Die Desagglomerierung wird dadurch nochmals verbessert.
Der Abstand A2 zwischen den Prallelementen und dem Dispergierteller beträgt vorzugsweis 0 < A2 -S 30 mm, insbesondere 10 mm < A2 -S 30 mm.
Die Prallelemente sind derart ausgebildet und angeordnet, dass sie mindestens den Dispergierschaufeln gegenüberliegen. Dies bedeutet, dass die vertikale Erstreckung der Prallelemente so groß ist, dass sie mindestens der Höhe der Dispergierschaufeln entspricht. Damit wird sichergestellt, dass möglichst viele Partikel des Aufgabegutes, die den Dispergierteller verlassen, von den Prallelementen erfasst werden.
Vorzugsweise weist der Sichter ein Sichterradschaufeln aufweisendes Sichterrad und ein Leitschaufeln aufweisendes Luftleitsystem für die Zuführung von Sichtluft auf, wobei zwischen dem Sichterrad und dem Luftleitsystem ein ringförmiger Sichtraum angeordnet ist.
Derartige Sichter werden auch als Abweiseradsichter bezeichnet. Vorzugsweise sind die Leitschaufeln in den Sichtraum hineinragende, sich in vertikale Richtung erstreckende Leitbleche.
Die Aufgabe wird auch mit einem Sichter mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.
Dieser Sichter weist nicht den erfindungsgemäßen Dispergierteller und Aufgabekegel, sondern nur das erfindungsgemäße Luftleitsystem auf.
Vorzugsweise ist der Dispergierteller am Sichterrad befestigt. Der Vorteil besteht darin, dass der Dispergierteller keinen eigenen Antrieb benötigt und vom Sichterrad angetrieben wird. Der Dispergierteller hat somit dieselbe Winkelgeschwindigkeit wie das Sichterrad.
Durch das rotierende Sichterrad wird im Sichtraum eine Kreisströmung erzeugt, wobei das Aufgabegut aufgrund der Zentrifugalkraft radial nach außen getragen wird. Gleichzeitig wird durch die durch das Luftleitsystem eingebrachte Luft den Partikeln des Aufgabegutes eine Bewegungskomponente in Richtung Sichterrad vermittelt.
Es hat sich gezeigt, dass das Aufgabegut, insbesondere auch das desagglome- rierte Aufgabegut vor und im Sichtraum zur Bildung von Strähnen neigt, die die Klassierung beeinträchtigen.
Unter Strähnen wird eine Anhäufung von Partikeln in einer Gasströmung verstanden, die sich infolge von Entmischung, z. B. durch die Wirkung von Schwerkraft und Zentrifugalkraft bildet. Strähnen haben ihre Ursache in der Überschreitung der Tragfähigkeit des Gases für die Feststoffpartikel. In der Strähne sind somit auch kleinere Partikel enthalten, die bei geringen Feststoffbeladungen sonst mit der Luftströmung in das Feingut gelangen würden. Durch die in den Sichtraum ragenden Leitbleche erfolgt eine gezielte Auflockerung der Strähnen, so dass eine verbesserte Abtrennung insbesondere der allerfeinsten Partikel möglich ist, ohne die übrige Abscheidung zu beeinträchtigen.
Durch die in den Sichtraum ragenden Leitbleche werden nicht nur die Strähnen aufgelöst, sondern es wird den Partikeln des Aufgabegutes auch eine zusätzliche Bewegungskomponente in Richtung Sichterrad verliehen.
Durch diese Maßnahmen wird die Trennschärfe des Sichters verbessert.
Vorzugsweise weist das Luftleitsystem Luftfenster auf, wobei an mindestens einem Rand der Luftfenster ein Leitblech angeordnet ist.
Das Luftleitsystem weist vorzugsweise eine Ringwand auf, in der die Luftfenster angeordnet sind. Die durch die Luftfenster einströmende Luft wird durch die Leitbleche abgelenkt, wodurch die Strömung in den Sichtraum beeinflusst wird.
Die Leitbleche erfüllen somit zwei Aufgaben. Sowohl die Partikel des Aufgabegutes als auch die einströmende Sichtluft werden in der gewünschten Weise beeinflusst. Durch den Anstellwinkel γ der Leitbleche können beide Strömungen gezielt eingestellt werden. Der Anstellwinkel γ wird zwischen den Leitblechen in Strömungsrichtung des Partikel-Luft-Gemisches im Sichtraum und des Innenradius RL des Luftleitsystems aufgespannt. Vorzugsweise sind die Winkel γ für alle Leitbleche gleich groß.
Vorzugsweise sind an den gegenüberliegenden Rändern der Luftfenster die Leitbleche angeordnet. Jedes Luftfenster weist somit zwei Leitbleche auf, wodurch der einströmende Luftstrom noch zielgerichteter eingeleitet werden kann. Vorzugsweise sind die Leitbleche zwischen jeweils zwei Luftfenstern derart angeordnet, dass ihre Enden aufeinander zulaufen. Die Leitbleche haben bei dieser Ausführungsform vorzugsweise unterschiedliche Anstellwinkel γ.
Die Enden der Leitbleche sind vorzugsweise beabstandet, d. h. die Enden der Leitbleche berühren sich vorzugsweise nicht.
Vorzugsweise sind jeweils die beiden Leitbleche, die an jedem Luftfenster angeordnet sind, parallel zueinander ausgerichtet. Diese Leitblechpaare bilden einen Luftkanal, der vorzugsweise eine konstante Breite aufweist.
Vorzugsweise weisen die Leitbleche einen Anstellwinkel γ auf, der im Bereich von 30° bis 60° liegt, besonders bevorzugt im Bereich von 40° bis 50° liegt.
Die Leitbleche sind vorzugsweise rechteckige ebene Leitelemente.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform sind die Leitbleche in Richtung zum Sichterrad gekrümmt ausgeführt. Der Anstellwinkel γ des gekrümmten Leitblechs wird zwischen der Tangente T in der Mitte der Außenfläche des Leitblechs und dem Innenradius RL des Luftleitsystems in Strömungsrichtung des Partikel-Luftstroms aufgespannt. Die Strömungsrichtung des Partikel-Luftstroms wird durch die Drehrichtung des Sichterrades definiert. Die gekrümmte Ausführungsform der Leitbleche hat den Vorteil, dass der Partikel-Luftstrom noch wirkungsvoller auf das Sichterrad gelenkt wird.
Vorzugsweise weisen die Leitbleche einen einzigen Krümmungsradius R4 auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Leitbleche derart gekrümmt sind, dass der Krümmungsradius R4 in Richtung Sichterrad abnimmt.
Für den Krümmungsradius gilt vorzugsweise 5 mm < R < 2000 mm.
Vorzugsweise weist das Luftleitsystem mindestens einen Konusring mit einem in den Sichtraum ragenden, eine erste konusförmige Fläche aufweisendes Partikelleitelement auf.
Der Partikel-Luftstrom besitzt nicht nur eine horizontale Bewegungskomponente, sondern aufgrund der Gravitation auch eine vertikale Bewegungskomponente. Der Strömungsquerschnitt des Sichtraums in vertikaler Bewegungsrichtung wird durch den Konusring eingeschnürt, wodurch der Partikel-Luftstrom durch die konusförmige Fläche des Partikelleitelementes in Richtung Sichterrad umgelenkt wird . Auch diese Maßnahme trägt zu einer Verbesserung der Trennschärfe des Sichters bei.
Vorzugsweise ist die konusförmige Fläche an der Oberseite des Partikelleitelementes angeordnet und bildet mit einer vertikalen Achse Lv einen Winkel α mit 10° < α < 90°, besonders bevorzugt 20° < α < 80°.
Vorzugsweise beträgt der Abstand A zwischen dem Innenumfang des Luftleitsystems und dem Außenumfang des Sichterrades A = Vi · Ds (V -1 ), wobei V = DL/DS mit 1 ,01 < V< 1 ,2, Ds den Außendurchmesser des Sichterrades und DL den Innendurchmesser des Luftleitsystems bezeichnet. Es hat sich gezeigt, dass die Klassierung und Abtrennung des Restfeinstaubanteils zusätzlich verbessert werden kann, wenn für diesen Abstand A , der die Breite des Sichtraumes beschreibt, bestimmte Grenzwerte eingehalten werden, die durch das Verhältnis V = DL/DS definiert werden. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis V der Durchmesser DL/DS 1 ,05 < V < 1 ,1 .
Vorzugsweise gilt für den Abstand A3 des Innenrandes der Partikelleitelemente und/oder der Enden der Leitbleche zum Innenumfang des Sichterrades 0,005 x A4 < A3 < 0,5 x A4.
Vorzugsweise weist das Luftleitsystem mindestens einen umlaufenden horizontalen Luftschlitz auf. Dieser horizontale Luftschlitz kann sich teilweise oder über den gesamten Umfang des Luftleitsystems erstrecken. Dadurch ergeben sich höhere Radialgeschwindigkeiten der Sichterluft von bis zu 30 m/s, mit denen das Aufgabegut zum Sichterrad geführt wird.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Sichter im Vertikalschnitt,
Figur 2 einen Vertikalschnitt durch den perspektivisch dargestellten oberen
Bereich des Sichters
Figur 3 eine Draufsicht auf den Sichter
Figur 4 einen Vertikalschnitt durch Kegel und Dispergierteller des Sichters gemäß der Figur 1 ,
Figur 5 einen Ausschnitt aus Figur 4 in vergrößerter Darstellung
Figur 6 einen Horizontalschnitt durch ein Sichterrad und ein Luftleitsystem gemäß einer Ausführungsform, Figur 7 eine perspektivische Darstellung eines Luftleitsystems gemäß einer weiteren Ausführungsform,
Figur 8a die Draufsicht auf das in Figur 7 gezeigte Luftleitsystem mit eingezeichnetem Sichterrad,
Figuren
8b,c die Draufsicht auf ein Luftleitsystem mit Sichterrad gemäß zwei
Ausführungsformen mit gekrümmten Leitblechen,
Figur 9 einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 8a, Figur 10 eine weitere Ausführungsform eines Luftleitsystems mit Sichterrad in Draufsicht,
Figur 1 1 einen Schnitt durch ein Luftleitsystem gemäß einer weiteren Ausführungsform mit einem Konusring,
Figur 12 einen Schnitt durch einen der in Figur 1 1 gezeigten Konusringe, Figur 13 einen vergrößerten Vertikalschnitt durch das Luftleitsystem und einem dazugehörigen Sichterrad, und
Figur 14 ein Diagramm der Summenverteilungskurven Q3 zur Erläuterung der Ausbeute und Trennschärfe des Sichters.
In der Figur 1 ist ein Sichter 1 im Vertikalschnitt dargestellt. Der Sichter 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das ein Einfüllrohr 6 aufweist und sich in einen oberen Gehäuseteil 3 und einen unteren Gehäuseteil 5 unterteilt. Im oberen Gehäuseteil 3, der im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, befindet sich ein Sichterrad 60 mit Sichterradschaufeln 62 sowie ein Luftleitsystem 70 mit drei Leitschaufelkränzen 72. Zwischen dem Sichterrad 80 und dem Luftleitsystem 70 befindet sich der Sichtraum 18. Am Sichterrad 60 ist ein Dispergierteller 30 befestigt, der dadurch vom Sichterrad 60 angetrieben wird.
Der Dispergierteller 30 weist an seiner Oberseite 31 (siehe auch Figur 2) im Randbereich Dispergierschaufeln 40 auf, die aus im wesentlichen rechteckigen Metallplättchen bestehen, die von der Oberseite 31 des Dispergiertellers 30 nach oben aufragen und sich bis zum Rand 33 des Dispergiertellers 30 erstrecken. Über dem Dispergierteller ist ein Aufgabekegel 20 ortsfest am Gehäuse 2 befestigt.
Der obere Gehäuseteil 3 weist einen Sichterdeckel 4 auf, in dem das Einfüllrohr 6 mit der Einfüllöffnung 7 für das Aufgabegut angeordnet ist. Das Aufgabegut wird durch das Einfüllrohr 6 in den Sichter 1 eingefüllt und trifft dort auf den Aufgabekegel 20.
Im unteren Gehäuseteil 5 ist die Antriebswelle 13 für das Sichterrad 60 angeordnet, die am unteren Ende von einer Antriebseinrichtung 12 angetrieben wird. Der untere Gehäuseteil 5 weist ferner noch ein Auslassrohr mit der Auslassöff- nung 9 zum Austragen des Feingutes auf. Am unteren Ende des konischen unteren Gehäuseteils 5 ist ein Sauggebläse 1 1 und der Auslass 10 für das Grobgut angeordnet.
Die Figur 2 zeigt einen Detailschnitt durch den oberen Bereich des Gehäuses 3.
Der Aufgabekegel 20 ragt mit seiner Kegelspitze 26 in das Einfüllrohr 6 hinein und ist dort mittels eines Befestigungselementes 22 an dem Einfüllstutzen 6 befestigt. Der Dispergierteller 30 ist von einem Prallring 50 umgeben, der an seiner Innenfläche 52 Prallelemente 54 aufweist, die in Richtung Dispergierteller 30 von der Innenfläche 52 abstehen. Die Prallelemente 54 sind verteilt über die Innenfläche 52 des Prallrings 50 verteilt angeordnet und erstrecken sich in vertikaler Richtung mindestens über die gesamte Höhe der Dispergierschaufeln 40. Am Prallring 50 schließt sich nach oben eine konische Wand 58 an.
Das unter dem Dispergierteller 30 angeordnete Sichterrad 60 weist eine Vielzahl von vertikal ausgerichteten Sichterradschaufeln 62 auf und ist von einem Luftleitsystem 70 mit insgesamt drei Leitschaufelkränzen 72 umgeben.
In der Figur 3 ist die Draufsicht auf den in Figur 1 gezeigten Sichter 1 dargestellt, der über zwei tangential am Gehäuseteil 3 angeordnete Sichtluftzuführungen 8a, b verfügt. Es sind insgesamt vierundzwanzig Prallelemente 54 an dem Prallring 50 angeordnet. Die Prallelemente 54 sind beabstandet zum Dispergierteller 30 angeordnet. Der Dispergierteller 30 trägt an seiner Oberseite 31 sechs Dispergierschaufeln 40, die sich teilweise bis unter den Aufgabekegel 20 erstrecken. Der Innenumfang der Dispergierschaufeln 40 ist durch die gestrichelte Kreislinie 44 gekennzeichnet, auf dem die Innenflächen 41 der Dispergierschaufeln 40 liegen. Der entsprechende Radius R3 des Innenumfangs 44 der Dispergierschaufeln 40 ist ebenso eingezeichnet wie der Radius R1 des Kegelrandes 24 des Aufgabekegels 20.
Die Figuren 4 und 5 zeigen vergrößerte Schnittdarstellungen des oberen Teils des in Figur 2 gezeigten Sichters 1 . Der Aufgabekegel 20 weist einen Öffnungswinkel ß von ca. 85° auf. Der Aufgabekegel 20 erstreckt sich bis in den Bereich der Dispergierschaufeln 40, so dass das von oben durch das Einfüllrohr 6 eingetragene Aufgabegut 14 unmittelbar den Dispergierschaufeln 40 zugeführt wird. Die Agglomerate im Aufgabegut 14 sind mit dem Bezugszeichen 15 ge- kennzeichnet. Die Agglomerate 15 ebenso wie die übrigen Partikel des Aufgabegutes 14 werden zuerst von der Dispergierfläche 46 der Dispergierschaufeln 40 erfasst, bevor sie auf die Oberseite 31 des Dispergiertellers 30 auftreffen.
Aufgrund der Zentrifugalkräfte, die auf die Partikel des Aufgabegutes 14 wirken, werden die Partikel in Richtung Prallring 50 geschleudert, wo sie auf die Prallelemente 54 treffen. Die Radien Ri , R2 und R3 sind eingezeichnet, wobei zu erkennen ist, dass der Radius R3 kleiner dem Radius R1 ist, wobei für den Radius vorzugsweise gilt 0,4 x R2 < R3 < 0,8 x R2. Dadurch wird sichergestellt, dass die Agglomerate 15 des Aufgabegutes 14 beim Verlassen des Aufgabekegels 20 nicht über den Rand 33 des Dispergiertellers 30 hinausschießen, ohne auf die Dispergierschaufeln 40 zu treffen.
Dieser Sachverhalt ist in einer nochmals vergrößerten Darstellung der Figur 5 deutlich zu sehen.
In der Figur 5 ist der Abstand A1 zwischen dem Kegelrand des Aufgabekegels 20 und der Oberseitenfläche 43 der Dispergierschaufel 40 dargestellt. Ferner ist der Abstand A2 zwischen der Randfläche 34 des Dispergiertellers und dem Prallelement 56 eingezeichnet. Die Außenfläche 42 der Dispergierschaufel 40 ist gegenüber der Randfläche 34 des Dispergiertellers 30 zurückversetzt.
Das Prallelement 54 erstreckt sich bis unter die Ebene, in der die Unterseite 32 des Dispergiertellers 30 liegt. Die Länge Ls der Dispergierschaufeln 40 liegt vorzugsweise im Bereich von 0,02 x R2 < Ls -S 0,2 x R2. Die Höhe Hs liegt vorzugsweise im Bereich von 0,01 x R2 < Hs ^ 0,1 x R2.
In der hier gezeigten Ausführungsform beträgt A1 ^ R2/6. Vorzugsweise beträgt Ai < R2/2. Für die Höhe HP der Prallelemente 54 gilt vorzugsweise 0,03 x R2 < HP < 0,5 x R2. Die Breite BP des Prallelementes 54 ist etwas geringer als die Höhe Hs der Dispergierschaufel 40.
Stellvertretend für die Agglomerate ist ein Agglomeratteilchen 15 eingezeichnet, das auf der Kegeloberfläche nach unten rutscht und von der Dispergierfläche 46 erfasst und in seine Einzelpartikel zerlegt wird. Die hierbei entstehenden des- agglomerierten Teilchen 16 treffen auf die Prallfläche 56 des Prallelementes 54 und werden dort weiter desagglomerisiert.
In der Figur 6 ist die Draufsicht auf ein Sichterrad 60 mit Sichterradschaufeln 62 und ein dazugehöriges Luftleitsystem 70 mit Luftleitschaufeln 73 dargestellt. Der Leitschaufelkranz 72 des Luftleitsystems 70 besitzt einen Innendurchmesser DL. Der Außendurchmesser des Sichterrades 60 ist durch Ds gekennzeichnet. Daraus resultiert eine Breite A des ringförmigen Sichtraumes 18.
In der Figur 7 ist eine weitere Ausführungsform des Luftleitsystems 70 dargestellt. Das Luftleitsystem 70 weist zwei Ringe 79 auf, zwischen denen eine Ringwand 71 mit Luftfenstern 74 angeordnet ist. Die Luftfenster 74 sind gleichmäßig über den gesamten Umfang der Ringwand 71 angeordnet. In der hier gezeigten Ausführungsform handelt es sich um rechteckige Luftfenster 74, die jeweils am linken Rand 75 Luftleitschaufeln 73 in Form von Leitblechen 76 aufweisen. Diese Leitbleche 76 sind um eine Achse LSA schwenkbar angeordnet, so dass der Anstellwinkel γ, der in der Figur 9 eingezeichnet ist, gezielt eingestellt werden kann.
In der Figur 9 ist im Sichtraum 18 durch den Pfeil P2 die Strömungsrichtung des Partikel-Luftstromes angedeutet, der durch die Rotation des Sichterrades 60 in Richtung des Pfeils P1 erzeugt wird. Der Winkel γ wird zwischen dem Innenradius RL des Luftleitsystems 70 und dem Leitblech 76 aufgespannt. In der Figur 8a ist das Luftleitsystem 70 der Figur 7 mit einem Sichterrad 60 kombiniert dargestellt. Pi gibt die Rotationsrichtung des Sichterrades 60 an . Mit P2 wird die Strömungsrichtung des Partikel-Luftstroms bezeichnet.
In der Figur 8b ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, in der die Leitbleche 76 gekrümmt ausgeführt sind. Die Leitbleche 76 besitzen einen einheitlichen Krümmungsradius R4 und sind in Richtung Sichterrad gekrümmt angeordnet. Der Anstellwinkel γ ist durch die Tangente T durch die Mitte des Leitblechs 76 und dem Innenradius des Luftleitsystems 70 gekennzeichnet.
In der Figur 8c ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, in der die Leitbleche 76 keinen einheitlichen Krümmungsradius aufweisen, sondern einen sich von außen nach innen verkleinernden Krümmungsradius besitzen. Der Krümmungsradius Re am Ende des gekrümmten Leitbleches 76 ist kleiner als der Krümmungsradius R5.
In der Figur 10 ist eine weitere Ausführungsform des Luftleitsystems 70 dargestellt, bei der jeweils an beiden Rändern 75 der Luftfenster 74 gegenüberliegend Leitbleche 77a, 77b angeordnet sind. Die Lufteinströmung ist durch die eingezeichneten Pfeile gekennzeichnet. Während die Leitbleche 77a kurz ausgebildet sind, sind die Leitbleche 77b länger ausgeführt. In der hier gezeigten Ausführungsform sind die benachbarten Leitbleche 77a und 77b zweier Fenster 74 jeweils parallel ausgerichtet, so dass ein Luftkanal mit konstanter Breite geschaffen wird . Die Enden 77c der Leitbleche 77a, 77b berühren sich nicht und sind beabstandet zueinander angeordnet.
In der Figur 1 1 ist eine weitere Ausführungsform des Luftleitsystems 70 dargestellt, in der drei Leitschaufelkränze 72 übereinander angeordnet sind, wobei zwischen den Ringen 79 benachbarter Leitschaufelkränze 72 jeweils ein Konus- ring 80 angeordnet ist. Außerdem ist in diesem Luftleitsystem 70 ein horizontaler ringförmiger Luftschlitz 78 vorgesehen, durch den Sichtluft in den Sichtraum 18 eingeleitet wird.
In der Figur 12 ist ein Konusring 80 im Schnitt dargestellt. Der Konusring 80 besitzt ein Partikelleitelement 82 mit einer ersten konusförmigen Fläche 84 an der Oberseite und einer zweiten konusförmigen Fläche 86 an der Unterseite. Der Neigungswinkel der Fläche 84 zu einer vertikalen Achse Lv ist mit α gekennzeichnet.
In der Figur 13 ist das Luftleitsystem 70 zusammen mit einem Sichterrad 60 dargestellt, so dass zu sehen ist, dass die Partikelleitelemente 82 in den Sichtraum 18 hineinragen. Der Abstand A3 von dem Innenrand 88 der Partikelleitelemente 84 zum Sichterrad ist mit A3 gekennzeichnet. Weiterhin sind die Durchmesser DL und Ds sowie der Abstand A zwischen dem Luftleitsystem 70 und dem Sichterrad 60 eingezeichnet.
Es wurden Versuche mit einem mineralischen Pulver als Aufgabegut durchgeführt. Die Partikelgrößen des Aufgabegutes betrugen < 50 μιτι, wobei 70 % der Partikel eine Größe < 10 μιτι aufwiesen (d7o = 10 μιτι). 20 % der Partikel wiesen Partikelgrößen < 3 μιτι auf.
Dieses Pulver wurde in einem herkömmlichen Sichter ohne erfindungsgemäßen Aufgabekegel und ohne erfindungsgemäßen Dispergierteller klassiert. Die entsprechende Summenverteilungskurve I ist in der Figur 14 dargestellt, in der die kumulative Verteilung Q3 (x) in Abhängigkeit der Korngröße x aufgetragen ist, wobei Q3 (x) = (Masse der Teilchen < Partikelgröße x) / (Gesamtmasse aller Partikel) ist (siehe "Fine Grinding System with Impact Classifier Mill and Cyclone Classifier" von Giersemehl und Plihal, Power Handling and Processing Vol. 1 1 , No. 3, July/Sept. 1999). Der Trennschärfegrad κ beträgt κ = 0,51 . Dasselbe Pulver wurde in einem erfindungsgemäßen Sichter mit dem erfindungsgemäßen Aufgabekegel, Dispergierteller mit Dispergierschaufeln und einem Prallring entsprechend den Figuren 1 bis 5 und einem Luftleitsystem gemäß Figur 6 klassiert.
Die mit dem erfindungsgemäßen Sichter erhaltene Summenverteilungskurve II ist ebenfalls in der Figur 14 dargestellt. Die Kurve II unterscheidet sich von der Kurve I durch eine verbesserte Trennschärfe mit κ = 0,56 und eine Steigerung der Ausbeute der Partikel mit Partikelgrößen < 3 μιτι. Die Ausbeute für diesen Partikelbereich betrug 7,3 % beim Stand der Technik (Kurve I) und 1 1 ,3 % mit dem erfindungsgemäßen Sichter (Kurve II). Dies ist eine Steigerung der Ausbeute um 54,8 %.
Es hat sich gezeigt, dass der erfindungsgemäße Sichter zu einer deutlich besseren Desagglomerisierung führt, was sich im Unterschied der Summenverteilungskurven I und II niederschlägt.
Bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Sichters, der zusätzlich das erfindungsgemäße Luftleitsystem gemäß der Figuren 8 und 1 1 aufweist, kann der Trennschärfegrad κ für dasselbe Aufgabegut auf bis zu κ = 0,7 angehoben werden. Bezugszeichenliste
Sichter
Gehäuse
oberer Gehäuseteil
Sichterdeckel
unterer Gehäuseteil
Einfüllrohr
Einfüllöffnung Aufgabeguta, b Sichtluftzuführung
Auslassöffnung Feingut 0 Auslassöffnung Grobgut
1 Sauggebläse
2 Antriebseinrichtung
3 Antriebswelle
4 Aufgabegut
5 Agglomerat
6 desagglomerierte Partikel
8 Sichtraum 0 Aufgabekegel
2 Befestigungselement
4 Kegelrand
6 Kegelspitze 0 Dispergierteller
1 Oberseite
2 Unterseite Rand
Randfläche Dispergierschaufel Innenfläche
Außenfläche
Oberseitenfläche Innenumfang
Dispergierfläche Prallring
Innenfläche des Prallrings Prallelement
Prallfläche
konische Wand Sichterrad
Sichterradschaufel Luftleitsystem
Ringwand
Leitschaufelkranz Leitschaufeln Luftfenster
Rand des Luftfensters Leitblech
a, b Leitblech
c Leitblechende
Luftschlitz
Ring 80 Konusring
82 Partikelleitelement
84 erste konusförmige Fläche
86 zweite konusförmige Fläche
88 Innenrand
BP Breite Prallelement
Hp Höhe Prallelement
Hs Höhe Dispergierschaufel
l_s Länge Dispergierschaufel α Konuswinkel des Konusrings
ß Öffnungswinkel des Aufgabekegels
γ Anstellwinkel des Leitblechs
DL Innendurchmesser des Luftleitsystems
Ds Außendurchmesser des Sichterrads
LSA vertikale Schwenkachse
Lv vertikale Achse
T Tangente
RL Innenradius des Luftleitsystems
Ri Radius des Kegelrandes
R2 Radius des Dispergiertellers
R3 Radius des Innenumfangs der Dispergierschaufeln
R Krümmungsradius
R5 Krümmungsradius
R6 Krümmungsradius A1 Abstand Aufgabekegelrand - Oberseitenfläche Dispergierschaufel
A2 Abstand Innenfläche Prallelement - Randfläche Dispergierteller
A3 Abstand Ende Leitblech - Außenumfang Sichterrad
A Abstand Innenumfang Luftleitkranz - Außenumfang Sichterrad
Rotationsrichtung des Sichterrades
Strömungsrichtung des Partikel-Luftstronns

Claims

Patentansprüche
Sichter (1 ) mit
- einem Gehäuse (2),
- einem Aufgabekegel (20),
- einem rotierbaren Dispergierteller (30), auf dessen Oberseite (31 ) über den Umfang des Dispergiertellers (30) verteilte Dispergierschaufeln (40) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufgabekegel (20) beabstandet zum Dispergierteller (30) am Gehäuse (2) angeordnet ist.
Sichter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aufgabekegel (30) einen Öffnungswinkel ß mit 45° < ß < 90 aufweist.
Sichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufgabekegel (20) an seinem Kegelrand (24) einen Radius Ri aufweist, für den gilt 0,5 x R2 < Ri < R2, wobei R2 den Radius des Dispergiertellers (30) bezeichnet.
4. Sichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius R3 des Innenumfangs (44) der Dispergierschaufeln (40) R3 ^ Ri ist.
5. Sichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand A1 zwischen dem Kegelrand (24) des Aufgabekegels (20) und den Dispergierschaufeln (40) des Dispergiertellers (30) 0 < Ai < 30 mm beträgt.
6. Sichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede Dispergierschaufel (40) eine Dispergierfläche (46) aufweist, die senkrecht zur Rotationsrichtung des Dispergiertellers (30) angeordnet ist.
7. Sichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dispergierschaufel (40) an der Oberseite (31 ) des Dispergiertellers (30) aufragende und sich in radiale Richtungen erstreckende Platten sind .
8. Sichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (2) ein Prallring (50) vorgesehen ist, der über den Innenumfang verteilte, in Richtung des Dispergiertellers (30) vorstehende Prallelemente (54) aufweist.
9. Sichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand A2 zwischen den Prallelementen (54) und dem Dispergierteller (30) 0 < A2 < 30 mm beträgt.
10. Sichter nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallelemente (38) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass sie mindestens den Dispergierschaufeln gegenüberliegen.
1 1 . Sichter nach einem der Ansprüche 1 bis 1 0, dadurch gekennzeichnet, dass der Sichter (1 ) ein Sichterradschaufeln (62) aufweisendes Sichterrad (60) und ein Leitschaufeln (73) aufweisendes Luftleitsystem (70) für die Zuführung von Sichtluft aufweist, wobei zwischen dem Sichterrad (60) und dem Luftleitsystem (70) ein ringförmiger Sichtraum (18) angeordnet ist.
12. Sichter nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln (73) in den Sichtraum (18) hineinragende, sich in vertikale Richtung erstreckende Leitbleche (76, 77a, b) sind.
13. Sichter mit
- einem Sichterradschaufeln (62) aufweisenden Sichterrad (60) und einem Leitschaufeln (73) aufweisenden Luftleitsystem (70) für die Zuführung von Sichtluft, wobei zwischen dem Sichterrad (60) und dem Luftleitsystem (70) ein ringförmiger Sichtraum (18) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln (73) in den Sichtraum (18) hineinragende, sich in vertikale Richtung erstreckende Leitbleche (76, 77a, b) sind.
14. Sichter nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Dispergierteller (30) am Sichterrad (40) befestigt ist.
15. Sichter nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitsystem (70) Luftfenster (74) aufweist und dass an mindestens einem Rand (75) der Luftfenster (74) ein Leitblech (76) angeordnet ist.
16. Sichter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitbleche (77a, b) an gegenüberliegenden Rändern (75) der Luftfenster (74) angeordnet sind.
17. Sichter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitbleche (77a, b) zwischen jeweils zwei Luftfenstern (74) derart angeordnet sind, dass ihre Enden (77c) aufeinander zulaufen.
18. Sichter nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die beiden Leitbleche (77a, b), die an jedem Luftfenster (74) angeordnet sind, parallel zueinander ausgerichtet sind.
19. Sichter nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitbleche (76, 77a, b) mit dem Radius RL des Luftleitsystems (70) einen Anstellwinkel γ mit 30° < γ < 60° aufweisen.
20. Sichter nach einem der Ansprüche 12 bis 17 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitbleche (76, 77a, b) in Richtung zum Sichterrad (60) gekrümmt ausgeführt sind.
21 . Sichter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitbleche (76, 77a, b) einen einzigen Krümmungsradius R4 aufweisen.
22. Sichter nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitbleche (76, 77a, b) derart gekrümmt sind, dass der Krümmungsradius R4 in Richtung Sichterrad (60) abnimmt.
23. Sichter nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass für den Krümmungsradius R4 gilt 5 mm < R < 2000 mm.
24. Sichter nach einem der Ansprüche 1 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitsystem (70) mindestens einen Konusring (80) mit einem in den Sichtraum (18) ragenden, eine erste konusförmige Fläche (84) aufweisendes Partikelleitelement (82) aufweist.
25. Sichter nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die erste
konusförmige Fläche (84) an der Oberseite des Partikelleitelementes (82) angeordnet ist und mit einer vertikalen Achse Lv einen Winkel α mit 10° < α < 90° bildet.
26. Sichter nach einem der Ansprüche 1 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand A zwischen dem Innenumfang des Luftleitsystems (70) und dem Außenumfang des Sichterrades (60)
A4 = 1/2 · DS(V-1 ) beträgt, wobei V = DL/DS mit 1 ,01 < V < 1 ,2 und Ds den Außendurchmesser des Sichterrades (60) und DL den Innendurchmesser des Luftleitsystems (70) bezeichnet.
27. Sichter nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass für das Verhältnis V = DL DS gilt 1 ,05 < V< 1 ,1 .
28. Sichter nach einem der Ansprüche 12 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass für den Abstand A3 des Innenrandes (88) der Partikelleitelemente (82) und/oder der Enden (77c) der Leitbleche (76, 77a, b) zum Innenumfang des Sichterrades (60) gilt:
0,005 · A4 < A3 < 0,5 · A4. Sichter nach einem der Ansprüche 1 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftleitsystem (70) mindestens einen umlaufenden horizontalen Luftschlitz (78) aufweist.
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