EP4059625A1 - Device and method for sifting powdery products - Google Patents
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- EP4059625A1 EP4059625A1 EP22000049.1A EP22000049A EP4059625A1 EP 4059625 A1 EP4059625 A1 EP 4059625A1 EP 22000049 A EP22000049 A EP 22000049A EP 4059625 A1 EP4059625 A1 EP 4059625A1
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- wheel
- classifying
- classifying wheel
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
- B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
- B07B7/00—Selective separation of solid materials carried by, or dispersed in, gas currents
- B07B7/08—Selective separation of solid materials carried by, or dispersed in, gas currents using centrifugal force
- B07B7/083—Selective separation of solid materials carried by, or dispersed in, gas currents using centrifugal force generated by rotating vanes, discs, drums, or brushes
Definitions
- the invention relates to a classifying wheel for a centrifugal air classifier according to the preamble of claim 1 and a method for separating classified material dispersed in a classifying fluid into a fine and a coarse fraction according to the preamble of claim 11.
- Air classifiers are used to separate a material dispersed in a fluid into a fine and a coarse fraction.
- the separating effect of a classifying wheel is based on the fact that the drag force of the fluid and the centrifugal force in the flow channels between the classifying wheel blades of a classifying wheel, the so-called deflector wheel, act in opposite directions on the individual particles of the solid.
- the drag force predominates, so that they are carried along by the fluid and discharged as fines.
- the centrifugal force predominates, so that they are thrown out of the deflector wheel against the fluid flow.
- the particle size for which centrifugal force and drag force are in equilibrium i.e. which is equally likely to end up in the fine or coarse material, is referred to as the cut-off size or cut-off point.
- Centrifugal air classifiers with a deflector wheel are one of the preferred classifiers for producing very fine classifying materials with relatively little energy consumption. For a sharp separation of the sifted material into fine material and coarse material it is necessary that in all flow channels of the deflector wheel there is a uniform flow with the same mean radial velocity of the fluid.
- deflector wheels according to the prior art cannot be used to enable a uniform flow in the flow channels.
- the annular arrangement of vanes causes the angular velocity of the flowing fluid within the flow channel defined by the vanes to be constant at any radial distance from the axis of rotation of the classifier wheel.
- the solid-body vortex that occurs in this way has the property that the separation limit is smallest on the outer circumference of the classifying wheel. The further the fluid, together with the particles dispersed in it, penetrates into the inside of the wheel, i.e. the smaller the radius, the greater the separation limit.
- flow breakers are to be attached to the boundary walls of the blades in the radially central area of the flow channel in such a way that the fluid flow penetrating the flow channels is already broken in the first radial third of the flow channel and vortex formation can only occur in this third of the flow channel. Since the vortices are the reason for the suction of coarse particles, coarse particles are no longer sucked so far into the flow channels if the vortices form as far as possible in the area of the outer circumference of the classifying wheel. If the coarse particles can penetrate less far into the classifying wheel, then it is also less heavily loaded with coarse particles and the probability that coarse particles can penetrate the interior and thus get into the fines is greatly minimized.
- the flow breaks up in classifier wheels whose peripheral speed (v s ) is greater than the speed of the fluid flowing along the outer circumference of the deflector wheel (v ⁇ ,) on those boundary surfaces of the classifier wheel blades that are at the front in the direction of rotation.
- the flow in classifier wheels whose peripheral speed (v s ) is less than the speed of the fluid flowing along the outer circumference of the deflector wheel (v ⁇ ,), breaks up on those boundary surfaces of the classifier wheel blades that are at the rear in the direction of rotation.
- the known sight wheels are limited in their fineness. You can't keep up with the desire for higher subtleties. It has been shown that the previous geometries do not allow any improvement in the subtleties.
- the sifting process takes place through a force balance of repelling centrifugal force and transporting drag force. For finer sifting, higher speeds are required, i.e. higher centrifugal forces. The forces acting on the components limit the speed upwards. The reduction of the towing power remains for finer sightings. It was found that when the flow falls below a limit, the flow becomes unstable and there is no further increase in fineness.
- the object of the invention is therefore to provide a sifting wheel and a sifting method which expands the fineness range of existing air classifiers in order to achieve an even greater fineness than before.
- the classifying wheel according to the invention for a centrifugal force air classifier is rotationally driven in this and is flowed through from outside to inside against its centrifugal direction. It has classifying wheel vanes arranged in a ring between two retaining disks.
- the classifier wheel vanes and the retaining disks delimit flow channels.
- the flow influencing internals are arranged, which are provided on the front side of the classifier blade in the direction of rotation in the radially outer third of the classifier radius, so that the flow channels between the classifier blades has at least one of two constrictions delimited widening.
- the bottlenecks limit the sifting vortex that forms from the inflowing sifting fluid.
- the sifting wheel according to the invention has specially shaped flow ducts, which further influence the formation of vortices in the flow ducts positively for the sifting.
- the classifying wheel channels according to the invention which are delimited by the classifying wheel blades and retaining disks, have a constriction from radially outside inwards, then a widening and finally a constriction again, i.e. at least one widening limited by two narrow points. This shape is achieved by fittings in the flow channels.
- These internals are arranged in the radially outer third of the classifying wheel radius. They are on the front side of the classifier wheel blades in the direction of rotation.
- the sifting vortex that forms from the inflowing sifting fluid is limited on both sides and stabilized in terms of location and time.
- the size of the turbulence and the location of the turbulence in the flow channel are defined by the bottlenecks. It is also more stable and shows less fluctuations over time. These measures have a defined influence on the fineness.
- the classifying wheel blades do not run exactly in the radial direction, but are inclined or rotated at an angle to the radial direction against the direction of rotation, so that they are predominantly aligned repelling.
- the classifier blades thereby form a flow channel with a kinked Course from so that the flow channel is oriented repellent in its central position.
- the kink in the classifying wheel blades or the flow channel is in the outer radial third of the classifying wheel in relation to the classifying wheel radius.
- the classifying wheel blades extend into the inner two-thirds of the classifying wheel, based on the classifying wheel radius, the classifying wheel blades remain radially aligned in the inner area.
- the classifying wheel blades are arranged at an angle or rotated in the outer area to the radial direction. In the radially outer third, based on the radius of the classifying wheel, they are preferably oriented in a repelling manner.
- One embodiment of the invention is characterized by a continuous contour profile of the specially shaped outer area of the classifying wheel blades that is oriented to repel, the distance between two adjacent classifying wheel blades viewed from the outside inward initially narrowing, followed by a widening before the distance widens narrowed again.
- the classifying wheel blades delimiting the flow channel are also oriented repellingly, i.e. inclined in the radially outer area of the blades against the direction of rotation of the classifying wheel.
- the blades in the radially outer third of the flow channel are oriented in a repelling manner in relation to the classifying wheel radius.
- the radially outermost area of the classifier blade is bent forwards in the direction of rotation of the classifier wheel.
- the buckling forward of the outermost area of the classifier wheel blades can be pronounced to different extents.
- This outermost element which also represents an internal, can be designed, for example, in such a way that it is formed radially to the classifying wheel axis. Furthermore, the classifier blade has another built-in component in the radially outer third of the classifier wheel radius.
- the outermost element and the internals represent the constrictions between the widening of the flow channel. They limit the view vortex that forms. They define the location and size of the vortex.
- the outermost element is bent forward more than would correspond to a radial orientation with respect to the axis of the separating wheel.
- the bent outer end of the classifying wheel blade can be bent so slightly that it is still designed to be repellent.
- the external built-in components viewed from the outside inwards, i.e. the external constriction, close off the outer circumference of the classifying wheel, regardless of the diameter of the retaining disks, e.g.
- the contour in the radially outer third, based on the classifying wheel radius, of the flow channels consisting of a constriction, an expansion and a constriction in cross section is formed by a continuously curved curve.
- the specially shaped contour has kinks, corners and edges that occur as a result of the assembly of two or more straight, curved or kinked parts using a suitable manufacturing process.
- a continuous course means here that the contour of the sifting wheel blades in the area of the sifting vortex is formed without corners and edges.
- a discontinuous course means that the contour of the classifier wheel blades has at least one edge or a kink in the area of the classifying vortex. With kinks and edges, production-related edges such as e.g. weld seams can also be understood here.
- the internals preferably have a square, rectangular, triangular or round cross-section, but any other cross-sectional shape can also be used, depending on the application.
- the internals and thus the specially shaped areas of the classifying wheel blades extend axially over their entire height. This is equivalent to that the contour of the flow channels extends over the entire axial height of the classifying wheel.
- the internals or the specially shaped areas of the classifying wheel blades are preferably located on a common radial circular path that lies in an area within the outer third of the classifying wheel radius.
- the internals are arranged on the front side of the classifying wheel vane in the direction of rotation of the classifying wheel.
- the rear side of the classifying wheel vane in the direction of rotation has no internals.
- the retaining disks between which the classifying wheel blades are arranged can be designed as cover disks and/or hub disks.
- the cover disk is provided with a fines outlet. It is preferably designed in the form of a ring.
- the hub disk can also have openings through which the fines can flow.
- the classifying wheel according to the invention can be designed either as a single-flow or as a double-flow.
- a double-flow classifying wheel can be composed of two single-flow classifying wheels.
- the classifying wheels are assembled on their cover disks so that they have a common axis of rotation.
- the double-flow sifter wheel now has two hub disks and is mounted on both sides in the housing of the centrifugal air sifter.
- the two hub disks have openings that represent the outlets for the fines.
- the cover disks in the middle of the double-flow classifying wheel are omitted, so that it has a continuous inner area.
- the flow channels of the classifying wheel have at least one expansion limited by two constrictions.
- the ratios of the distances between the classifier wheel blades at these points can be described using the arc lengths at the constrictions and the widening.
- the arc length a describes the distance between two adjacent classifier wheel blades at the radius r(a) of the classifier wheel at the level of the radially outer constriction.
- the arc length b describes the largest distance between the two adjacent classifier wheel blades at the radius r(b) of the classifier wheel. It describes the spacing of the classifier wheel blades at the widening between the constrictions.
- the arc length c describes the distance between the two adjacent classifier wheel blades at the radius r(c) of the classifier wheel at the level of the radially inner constriction.
- the factor x has a value >0.5, preferably 0.5 ⁇ x ⁇ 3.
- the invention relates to a method for separating a sifting material dispersed in a sifting fluid into a fine fraction and a coarse fraction.
- a classifying vortex is formed from the classifying fluid flowing in due to the contour of the flow channels, caused by the internals.
- the visibility vortex is limited on both sides by internals.
- This classifying vortex has a flow velocity that is higher than when the classifying vortex is only limited on one side by internals. It is therefore more stable and shows fewer fluctuations over time.
- the described shape of the flow channels ensures that the degrees of freedom of the particle-laden classifying fluid when it flows onto the classifying wheel are restricted in such an advantageous manner that the momentum of the classifying fluid flowing against it can be converted as completely as possible into a high speed in the classifying vortex.
- a classifying zone is formed between the classifying wheel blades, which zone is located between two stagnation points, with the first stagnation point being located on the front side of the classifying wheel blades in the direction of rotation of the classifying wheel.
- the second stagnation point consequently lies on the rear side of the classifying wheel blades of the classifying wheel in the direction of rotation of the classifying wheel.
- the stagnation points limit the vortex size. As a result, higher finenesses and a higher fines extraction can be achieved.
- this variant is particularly well suited aerodynamically and converts the impulse of the oncoming fluid most effectively into an increase in the speed of the fluid in the sifting vortex.
- a flow rate in the sifting vortex can be achieved that corresponds to twice the peripheral speed of the sifting wheel.
- the variants which have discontinuous profiles of the specially shaped classifying wheel blades due to kinks and edges, are not as efficient as variants with continuous contours due to losses in momentum exchange. Since the variants with kinked ends of the separator vane do not convert the momentum of the inflowing fluid as efficiently, the speed increases are lower there in comparison to continuous contours. However, these classifying wheels are more economical to manufacture.
- the figure 1 shows a preferred embodiment of the classifying wheel (10) according to the invention for a centrifugal force air classifier. It comprises a hub disc (2) carrying the classifying wheel hub (1) and a cover disc (4) with a fines outlet.
- the cover disk is ring-shaped here.
- the classifying wheel blades (3) arranged in a ring are arranged between these disks. They are distributed evenly over the circumference of the classifying wheel (10).
- the classifying wheel blades (3) are aligned essentially radially and delimit the flow channels (6).
- the classifying wheel (10) is flowed through from the outside inward by the particle-laden classifying fluid, for example classifying air.
- the classifying wheel (10) according to the invention has flow channels (6) which are specially designed in the outer third, based on the classifying wheel radius, by internals (5a, 5b).
- the figure 2 shows a classifying wheel (10) with the contour of the flow channels (6) according to the invention.
- the flow channels (6) have a continuous contour.
- the classifying wheel blades (3) do not run exactly in the radial direction in the radially outer third of the classifying wheel radius, but are arranged inclined at an angle to the radial direction counter to the direction of rotation of the classifying wheel (10). It is characterized by a continuous contour of the specially shaped outer areas of the classifying wheel blades (3), with the distance between two adjacent classifying wheel blades (3), viewed from the outside inward, initially narrows, followed by a widening before the distance narrows again.
- This narrowing, widening and narrowing of the flow channels (6) is realized by fittings (5a, 5b) on the classifying wheel blades (3) which protrude into the flow channels (6).
- the internals (5a, 5b) are arranged in the direction of rotation on the front boundary surfaces of each classifying wheel blade (3). There are no internals on the boundary surface at the rear in the direction of rotation.
- the built-in components (5a, 5b) have a triangular cross-section here, viewed from the outside inward of the flow channel (6), both for the outer and for the inner built-in components.
- the classifier blades (3) do not run exactly in the radial direction in the radially outer third of the classifier wheel radius, but are arranged inclined at an angle to the radial direction counter to the direction of rotation.
- the flow channels (6) have a constriction, an expansion and a constriction.
- the contour of the flow channels is discontinuous, it has edges, corners and projections.
- the classifying wheel (10) has elements (5a) of the radially outermost area of the classifying wheel blade which are bent forward in the direction of rotation of the classifying wheel (10) and represent the outer constriction.
- the buckling forward of the outermost area of the classifier wheel vanes (3) can be pronounced to different extents. For example, as in the figure 3 shown, be designed such that it is formed radially to the classifier wheel axis.
- the built-in components (5a, 5b) viewed from the outside inward of the flow channel (6), have a triangular cross-section for the outer built-in components (5a) and a square cross-section for the inner built-in components (5b). They form the constrictions, between them is the widening of the flow channel (6).
- the internals (5a, 5b) extend axially over the entire blade height. They can be connected to the boundary surfaces of the classifying wheel blades (3) by welding, soldering or gluing, for example.
- the built-in components (5a, 5b) are preferably each on a common radial circular path around the axis of rotation of the classifying wheel (10), which lies approximately in an area within the outer third of the classifying wheel radius.
- the outer internals (5a) are located on the outer circumference of the classifying wheel (10).
- figure 4 shows a section of a classifying wheel according to the invention in cross section.
- Three separator wheel blades are shown with the flow channels in between with the built-in components (5a) and (5b); they delimit the widening in between as a radially outer and radially inner constriction.
- the constrictions are designed as internals and can be made of the same or different material than the classifier wheel blades.
- the arc length a describes the distance between two adjacent classifier wheel blades with the associated radius r(a) at the outer constriction at the height of the internals 5a.
- the radius r(a) corresponds to the sighting wheel radius r(s).
- the arc length b describes the distance between two adjacent classifier wheel blades with the associated radius r(b) at the largest point of the widening.
- the arc length c describes the distance between two adjacent classifier wheel blades with the associated radius r(c) at the inner constriction at the height of the internals 5b.
Landscapes
- Combined Means For Separation Of Solids (AREA)
Abstract
Bei einem Sichtrad für einen Zentrifugalkraft-Windsichter, welches von einem Sichtfluid entgegen seiner Schleuderrichtung von außen nach innen durchströmt wird und welches kranzförmig angeordnete Sichtradschaufeln aufweist, soll der Feinheitsbereich bestehender Windsichter erweitert werden, um eine noch höhere Feinheit als bisher zu erzielen. Dies wird dadurch erreicht, dass auf der in Rotationsrichtung vorderen Seite der Sichtradschaufeln im radial äußeren Drittel des Sichtradradius Einbauten vorgesehen sind, sodass der Strömungskanal zwischen den Sichtradschaufeln mindestens eine von zwei Engstellen begrenzte Erweiterung aufweist, sodass die Engstellen den sich aus dem einströmenden Sichtfluid bildenden Sichtwirbel begrenzen.In the case of a classifying wheel for a centrifugal force air classifier, through which classifying fluid flows from outside to inside against the direction in which it is thrown and which has classifying wheel blades arranged in a ring, the fineness range of existing air classifiers is to be expanded in order to achieve an even higher fineness than previously. This is achieved in that internals are provided on the front side of the classifier blades in the direction of rotation in the radially outer third of the classifier radius, so that the flow channel between the classifier blades has at least one widening limited by two constrictions, so that the constrictions form the classifying vortex formed from the classifying fluid flowing in limit.
Description
Die Erfindung richtet sich auf ein Sichtrad für einen Zentrifugalkraft-Windsichter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Trennung von in einem Sichtfluid dispergierten Sichtgut in eine Fein- und eine Grobfraktion nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.The invention relates to a classifying wheel for a centrifugal air classifier according to the preamble of
Windsichter dienen dazu ein in einem Fluid dispergiertes Sichtgut in eine Fein- und eine Grobfraktion zu trennen. Die Trennwirkung eines Sichtrades beruht darauf, dass die Schleppkraft des Fluids und die Fliehkraft in den Strömungskanälen zwischen den Sichtradschaufeln eines Sichtrades, des sogenannten Abweiserades in einander entgegengesetzten Richtungen auf die einzelnen Partikel des Feststoffes einwirken. Bei kleinen Partikeln überwiegt die Schleppkraft, so dass sie vom Fluid mitgenommen und als Feingut ausgetragen werden. Bei großen Partikeln überwiegt die Fliehkraft, so dass sie entgegen der Fluidströmung aus dem Abweiserad geschleudert werden. Die Partikelgröße, für die Fliehkraft und Schleppkraft im Gleichgewicht sind, die also mit gleicher Wahrscheinlichkeit in das Feingut oder das Grobgut gelangt, wird als Trennkorngröße oder Trenngrenze bezeichnet.Air classifiers are used to separate a material dispersed in a fluid into a fine and a coarse fraction. The separating effect of a classifying wheel is based on the fact that the drag force of the fluid and the centrifugal force in the flow channels between the classifying wheel blades of a classifying wheel, the so-called deflector wheel, act in opposite directions on the individual particles of the solid. In the case of small particles, the drag force predominates, so that they are carried along by the fluid and discharged as fines. In the case of large particles, the centrifugal force predominates, so that they are thrown out of the deflector wheel against the fluid flow. The particle size for which centrifugal force and drag force are in equilibrium, i.e. which is equally likely to end up in the fine or coarse material, is referred to as the cut-off size or cut-off point.
Die Anforderungen an die Sichtung von Schüttgütern werden immer höher. Es werden immer größere Mengen an Schüttgut gesichtet. Auch an das Ergebnis der Sichtung werden immer höhere Anforderungen gestellt. Die Sichtung soll nicht nur wirtschaftlich sein, auch die Trennschärfe und das Ausbringen sollen hoch sein. Zudem werden die Anforderungen an die Sichter hinsichtlich der erreichbaren Feinheiten immer höher.The requirements for sifting bulk materials are increasing all the time. Larger and larger amounts of bulk material are being sighted. Increasingly high demands are also placed on the result of the screening. The sifting should not only be economical, the selectivity and the output should also be high. In addition, the demands on the sifter in terms of the achievable subtleties are increasing.
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.Since these are mostly bulk goods, the energy required for the separation has a very strong effect on the production costs, so that the aim is always to achieve the desired result with as little energy expenditure as possible and thus inexpensively.
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.Centrifugal air classifiers with a deflector wheel are one of the preferred classifiers for producing very fine classifying materials with relatively little energy consumption. For a sharp separation of the sifted material into fine material and coarse material it is necessary that in all flow channels of the deflector wheel there is a uniform flow with the same mean radial velocity of the fluid.
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.However, even with an optimal design of the fluid inlet, it cannot be avoided that only an uneven flow through the channels between the blades occurs due to turbulent flow conditions and above all in the case of a deflector wheel with a relatively large axial extent. The result is a blurred separation and a lower throughput compared to the value that is possible with a uniform flow.
Untersuchungen der Strömungsfelder in Klassiervorrichtungen mit Abweiserädern wurden bereits durch
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) gekennzeichnet.As a result, three different flow forms are distinguished. They can be traced back to three different operating states. Essentially, these are characterized by the ratio of the speed of the fluid flowing along the outer circumference of the deflector wheel (v ϕ ) and the peripheral speed of the rotating deflector wheel (v s ).
Eine annähernd gleichförmige Strömung kann sich nur herausbilden, wenn die Strömung parallel zu den Sichtradschaufeln 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.An approximately uniform flow can only develop if the flow runs parallel to the blades of the classifier wheel. Such a desired homogeneous flow can only be achieved if the speed of the fluid flowing along the outer circumference of the deflector wheel (v ϕ ) and the peripheral speed of the rotating deflector wheel (v s ) are the same.
Bei ungleichen Geschwindigkeiten entstehen Strömungswirbel in den von den Sichtradschaufeln begrenzten Strömungskanälen, die die Trennschärfe verschlechtern und insgesamt die Feinheit negativ beeinflussen. 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 abnehmendem 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.If the speeds are unequal, flow vortices arise in the flow channels delimited by the classifying wheel blades, which worsen the selectivity and overall have a negative effect on the fineness. This is because the separation limit for fine and coarse particles is not constant over the radial extent of the flow channels within the sifting wheel. The highest, i.e. finest, separation limit for the fine is on the outer circumference of the deflector wheel and deteriorates with decreasing radius towards the axis of rotation of the deflector wheel. Normally, the coarse material is already rejected at the outer circumference of the wheel and gets into the coarse material. Only the fines can penetrate further into the interior of the deflector wheel and are drawn off with the fluid flow into the fines. However, if coarse particles are brought further inwards due to undesired eddy formation in the flow channels of the deflector wheel, they can only be rejected after the separation limit, as is the case at the respective inner radius of the deflector wheel. Since this separation limit is coarser than the separation limit on the outer circumference of the deflector wheel, a certain proportion of coarse particles cannot be rejected and therefore end up in the fines. The selectivity is considered poor in such cases.
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.In the case of a completely undirected flow towards the deflector wheel, as occurs e.g. in certain classifier mills or in air classifiers with a special housing shape, deflector wheels according to the prior art cannot be used to enable a uniform flow in the flow channels.
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 Sichtrades am kleinsten ist. Je weiter das Fluid zusammen mit den darin dispergierten Partikeln in das Radinnere eindringt, d.h. je geringer der Radius wird, umso größer wird die Trenngrenze.In centrifugal force classifier wheels, the annular arrangement of vanes causes the angular velocity of the flowing fluid within the flow channel defined by the vanes to be constant at any radial distance from the axis of rotation of the classifier wheel. The solid-body vortex that occurs in this way has the property that the separation limit is smallest on the outer circumference of the classifying wheel. The further the fluid, together with the particles dispersed in it, penetrates into the inside of the wheel, i.e. the smaller the radius, the greater the separation limit.
Dies ergibt ideale Trennbedingungen am Außenumfang des Sichtrades. Grobe Partikel werden außen am Sichtrad abgewiesen und belasten somit das Sichtrad nicht, wodurch hohe Feingutauszüge erreicht werden können. Sofern jedoch grobe Partikel, durch welche Ursachen auch immer, in das Innere des Sichtrades 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 Sichtrades gelangen können und zusammen mit dem Feingut ausgetragen werden. Dies führt zu einer unscharfen Trennung zwischen Grob- und Feingut, zudem wird das Sichtrad durch grobe Partikel belastet, die eigentlich sofort am Außenumfang hätten abgewiesen werden sollen. Die hohe Belastung des Sichtrades führt zu kleineren Feingutausbeuten und verschlechtert die Effizienz des Sichters.This results in ideal separation conditions on the outer circumference of the classifying wheel. Coarse particles are rejected on the outside of the classifying wheel and thus do not burden the classifying wheel, which means that high fines extraction can be achieved. However, if coarse particles, for whatever reason, can penetrate the interior of the classifying wheel, a coarser separation limit applies to these particles, which means that particles that are actually larger than the separation limit on the outer circumference cannot are rejected, but can reach the center of the classifying wheel and be discharged together with the fines. This leads to an indistinct separation between coarse and fine material, and the sifting wheel is also loaded with coarse particles that should have been rejected immediately on the outer circumference. The high load on the classifier wheel leads to smaller yields of fines and reduces the efficiency of the classifier.
Eine Ursache dafür, dass grobe Partikel ungewünscht in das Sichtrad eindringen können, sind Wirbel, die sich in den Strömungskanälen ausbilden und grobe Partikel ansaugen und in das Innere des Sichtrades transportieren.One reason why coarse particles can undesirably penetrate into the classifying wheel are vortices that form in the flow channels and suck in coarse particles and transport them into the interior of the classifying wheel.
Aus der
Dazu sind 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 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 Sichtrades ausbilden. Wenn die groben Partikel weniger weit in das Sichtrad 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.For this purpose, flow breakers are to be attached to the boundary walls of the blades in the radially central area of the flow channel in such a way that the fluid flow penetrating the flow channels is already broken in the first radial third of the flow channel and vortex formation can only occur in this third of the flow channel. Since the vortices are the reason for the suction of coarse particles, coarse particles are no longer sucked so far into the flow channels if the vortices form as far as possible in the area of the outer circumference of the classifying wheel. If the coarse particles can penetrate less far into the classifying wheel, then it is also less heavily loaded with coarse particles and the probability that coarse particles can penetrate the interior and thus get into the fines is greatly minimized.
Das Brechen der Strömung erfolgt bei Sichträdern, dessen Umfangsgeschwindigkeit (vs) größer ist als die Geschwindigkeit des am Außenumfang des Abweiserades entlang strömenden Fluids (vϕ,), an denjenigen Begrenzungsflächen der Sichtradschaufeln, die in Rotationsrichtung vorne gelegen sind.The flow breaks up in classifier wheels whose peripheral speed (v s ) is greater than the speed of the fluid flowing along the outer circumference of the deflector wheel (v ϕ ,) on those boundary surfaces of the classifier wheel blades that are at the front in the direction of rotation.
Im Gegensatz dazu erfolgt das Brechen der Strömung bei Sichträdern, dessen Umfangsgeschwindigkeit (vs) kleiner ist als die Geschwindigkeit des am Außenumfang des Abweiserades entlang strömenden Fluids (vϕ,), an denjenigen Begrenzungsflächen der Sichtradschaufeln, die in Rotationsrichtung hinten gelegen sind.In contrast to this, the flow in classifier wheels, whose peripheral speed (v s ) is less than the speed of the fluid flowing along the outer circumference of the deflector wheel (v ϕ ,), breaks up on those boundary surfaces of the classifier wheel blades that are at the rear in the direction of rotation.
Die Verkleinerung des Wirbels hinsichtlich der Wirbelgröße muss dagegen zwangsläufig eine Verbesserung der Sichtung bedeuten. Es wurde sogar herausgefunden, dass eine definierte 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 Sichtrad in die Feingutfraktion verbracht werden.On the other hand, reducing the size of the vortex must inevitably mean an improvement in sifting. It has even been found that a defined formation of vortices in the outer peripheral area of the flow channels leads to better dispersion of sifted material and flow fluid. This has a positive effect on the fines extraction, i.e. more fines can be separated from the sifting material and taken to the fines fraction via the sifting wheel.
Die bekannten Sichträder sind in Ihrer Feinheit begrenzt. Sie können mit dem Wunsch nach höheren Feinheiten nicht Schritthalten. Es hat sich gezeigt, dass die bisherigen Geometrien keine Verbesserung der Feinheiten zulassen. Bekanntlich erfolgt der Sichtvorgang durch ein Kräftegleichgewicht von abweisender Zentrifugalkraft und transportierender Schleppkraft. Für feinere Sichtungen benötigt man höhere Drehzahlen also höhere Zentrifugalkräfte. Die dabei auf die Bauteile wirkenden Kräfte limitieren die Drehzahl nach oben. Es bleibt für feinere Sichtungen die Reduktion der Schleppkraft. Dabei wurde festgestellt, dass beim Unterschreiten einer Grenze, die Strömung instabil wird und sich keine weitere Feinheitssteigerung mehr einstellt.The known sight wheels are limited in their fineness. You can't keep up with the desire for higher subtleties. It has been shown that the previous geometries do not allow any improvement in the subtleties. As is well known, the sifting process takes place through a force balance of repelling centrifugal force and transporting drag force. For finer sifting, higher speeds are required, i.e. higher centrifugal forces. The forces acting on the components limit the speed upwards. The reduction of the towing power remains for finer sightings. It was found that when the flow falls below a limit, the flow becomes unstable and there is no further increase in fineness.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Sichtrad und ein Sichtverfahren zur Verfügung zu stellen, welches den Feinheitsbereich bestehender Windsichter erweitert, um eine noch höhere Feinheit als bisher zu erzielen.The object of the invention is therefore to provide a sifting wheel and a sifting method which expands the fineness range of existing air classifiers in order to achieve an even greater fineness than before.
Bei einem Sichtrad für einen Zentrifugalkraft-Windsichter und einem Verfahren zur Trennung von in einem Sichtfluid dispergiertem Sichtgut in eine Fein- und eine Grobfraktion der eingangs beschriebenen Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 und des Anspruchs 11 gelöst.In a classifying wheel for a centrifugal air classifier and a method for separating classified material dispersed in a classifying fluid into a fine and a coarse fraction of the type described above, the object is achieved according to the invention by the characterizing part of
Das erfindungsgemäße Sichtrad für einen Zentrifugalkraft-Windsichter ist drehangetrieben in diesem angeordnet und wird entgegen seiner Schleuderrichtung von außen nach innen durchströmt. Es weist zwischen zwei Haltescheiben kranzförmig angeordnet Sichtradschaufeln auf. Die Sichtradschaufeln und die Haltescheiben begrenzen Strömungskanäle. In diesen Strömungskanälen sind den Strömungsverlauf beeinflussende Einbauten angeordnet, welche auf der in Rotationsrichtung vorderen Seite der Sichtradschaufel im radial äußeren Drittel des Sichtradradius vorgesehen sind, sodass die Strömungskanäle zwischen den Sichtradschaufeln mindestens eine von zwei Engstellen begrenzte Erweiterung aufweist. Dadurch begrenzen die Engstellen den sich aus dem einströmenden Sichtfluid bildenden Sichtwirbel.The classifying wheel according to the invention for a centrifugal force air classifier is rotationally driven in this and is flowed through from outside to inside against its centrifugal direction. It has classifying wheel vanes arranged in a ring between two retaining disks. The classifier wheel vanes and the retaining disks delimit flow channels. In these flow channels, the flow influencing internals are arranged, which are provided on the front side of the classifier blade in the direction of rotation in the radially outer third of the classifier radius, so that the flow channels between the classifier blades has at least one of two constrictions delimited widening. As a result, the bottlenecks limit the sifting vortex that forms from the inflowing sifting fluid.
Das erfindungsgemäße Sichtrad weist speziell ausgeformte Strömungskanäle auf, die die Wirbelbildung in den Strömungskanälen weiter positiv für die Sichtung beeinflussen. Die erfindungsgemäßen Sichtradkanäle des Sichtrades, welche von den Sichtradschaufeln und Haltescheiben begrenzt werden, weisen von radial außen nach innen eine Engstelle, danach eine Erweiterung und schließlich wieder eine Engstelle auf, d.h. mindestens eine von zwei Engstellen begrenzte Erweiterung. Diese Form wird durch Einbauten in den Strömungskanälen erzielt. Diese Einbauten sind im radial äußeren Drittel des Sichtradradius angeordnet. Sie liegen auf der in Rotationsrichtung vorderen Seite der Sichtradschaufeln.The sifting wheel according to the invention has specially shaped flow ducts, which further influence the formation of vortices in the flow ducts positively for the sifting. The classifying wheel channels according to the invention, which are delimited by the classifying wheel blades and retaining disks, have a constriction from radially outside inwards, then a widening and finally a constriction again, i.e. at least one widening limited by two narrow points. This shape is achieved by fittings in the flow channels. These internals are arranged in the radially outer third of the classifying wheel radius. They are on the front side of the classifier wheel blades in the direction of rotation.
Durch die beschriebene Ausformung der Strömungskanäle wird der sich aus dem einströmenden Sichtfluid bildende Sichtwirbel beidseitig begrenzen, sowie örtlich und zeitlich stabilisiert. Der Sichtwirbel wird durch die Engstellen in seiner Größe und örtlich im Strömungskanal definiert eingegrenzt. Außerdem ist er stabiler und weist weniger zeitliche Fluktuationen auf. Durch diese Maßnahmen wird definiert Einfluss auf die Feinheit genommen.Due to the described shaping of the flow channels, the sifting vortex that forms from the inflowing sifting fluid is limited on both sides and stabilized in terms of location and time. The size of the turbulence and the location of the turbulence in the flow channel are defined by the bottlenecks. It is also more stable and shows less fluctuations over time. These measures have a defined influence on the fineness.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Sichtrads verlaufen die Sichtradschaufeln nicht exakt in radialer Richtung, sondern sind in einem Winkel zur radialen Richtung entgegen der Rotationsrichtung geneigt bzw. gedreht angeordnet, sodass sie überwiegend abweisend ausgerichtet sind. Die Sichtradschaufeln bilden dadurch einen Strömungskanal mit einem geknickten Verlauf aus, sodass der Strömungskanal in seiner Mittellage abweisend orientiert ist. In einer besonders bevorzugten Ausführung befindet sich der Knick der Sichtradschaufeln bzw. des Strömungskanals im äußeren radialen Drittel des Sichtrads bezogen auf den Sichtradradius.In a preferred embodiment of the classifying wheel according to the invention, the classifying wheel blades do not run exactly in the radial direction, but are inclined or rotated at an angle to the radial direction against the direction of rotation, so that they are predominantly aligned repelling. The classifier blades thereby form a flow channel with a kinked Course from so that the flow channel is oriented repellent in its central position. In a particularly preferred embodiment, the kink in the classifying wheel blades or the flow channel is in the outer radial third of the classifying wheel in relation to the classifying wheel radius.
Sofern sich die Sichtradschaufeln bis in die inneren zwei Drittel des Sichtrades erstrecken, bezogen auf den Sichtradradius, bleiben die Sichtradschaufeln im inneren Bereich radial ausgerichtet. Wohingegen die Sichtradschaufeln im äußeren Bereich zur radialen Richtung in einem Winkel geneigt bzw. gedreht angeordnet sind. Bevorzugt sind sie im radial äußeren Drittel, bezogen auf den Sichtradradius, der Strömungskanäle abweisend ausgerichtet.If the classifying wheel blades extend into the inner two-thirds of the classifying wheel, based on the classifying wheel radius, the classifying wheel blades remain radially aligned in the inner area. In contrast, the classifying wheel blades are arranged at an angle or rotated in the outer area to the radial direction. In the radially outer third, based on the radius of the classifying wheel, they are preferably oriented in a repelling manner.
Eine Ausführungsvariante der Erfindung zeichnet sich durch einen stetigen Konturverlauf des speziell ausgeformten äußeren, abweisend orientierten Bereichs der Sichtradschaufeln aus, wobei der Abstand zwischen zwei benachbarten Sichtradschaufeln von außen nach innen betrachtet zunächst eine Verengung aufweist, danach schließt sich eine Erweiterung an, bevor sich der Abstand wieder verengt.One embodiment of the invention is characterized by a continuous contour profile of the specially shaped outer area of the classifying wheel blades that is oriented to repel, the distance between two adjacent classifying wheel blades viewed from the outside inward initially narrowing, followed by a widening before the distance widens narrowed again.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die den Strömungskanal begrenzenden Sichtradschaufeln ebenfalls abweisend orientiert, d.h. im radial äußeren Bereich der Schaufeln entgegen der Drehrichtung des Sichtrades geneigt. Auch hier sind die Schaufeln im radial äußeren Drittel des Strömungskanals, bezogen auf den Sichtradradius, abweisend orientiert. Hier ist der radial äußerste Bereich der Sichtradschaufel in Drehrichtung des Sichtrads nach vorn abgenickt. Das Abknicken nach vorn des äußersten Bereichs der Sichtradschaufeln kann dabei unterschiedlich stark ausgeprägt sein.In a further embodiment of the invention, the classifying wheel blades delimiting the flow channel are also oriented repellingly, i.e. inclined in the radially outer area of the blades against the direction of rotation of the classifying wheel. Here, too, the blades in the radially outer third of the flow channel are oriented in a repelling manner in relation to the classifying wheel radius. Here the radially outermost area of the classifier blade is bent forwards in the direction of rotation of the classifier wheel. The buckling forward of the outermost area of the classifier wheel blades can be pronounced to different extents.
Dieses äußerste Element, es stellt auch eine Einbaute dar, kann beispielsweise derart ausgeführt sein, dass es radial zur Sichtradachse ausgebildet ist. Des Weiteren weist die Sichtradschaufel eine weitere Einbaute im radial äußeren Drittel des Sichtradradius auf. Das äußerste Element und die Einbaute stellen die Verengungen zwischen der Erweiterung des Strömungskanals dar. Sie begrenzen den sich bildenden Sichtwirbel. Sie definieren den Ort und die Größe des Sichtwirbels.This outermost element, which also represents an internal, can be designed, for example, in such a way that it is formed radially to the classifying wheel axis. Furthermore, the classifier blade has another built-in component in the radially outer third of the classifier wheel radius. The outermost element and the internals represent the constrictions between the widening of the flow channel. They limit the view vortex that forms. They define the location and size of the vortex.
In einer weiteren Aufführungsform ist das äußerste Element stärker nach vorn abgeknickt, als es einer radialen Orientierung zur Sichtradachse entspricht. Genauso kann das abgeknickte äußere Ende der Sichtradschaufel so schwach abgeknickt sein, dass es noch abweisend ausgeführt ist.In a further embodiment, the outermost element is bent forward more than would correspond to a radial orientation with respect to the axis of the separating wheel. In the same way, the bent outer end of the classifying wheel blade can be bent so slightly that it is still designed to be repellent.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform schließt, die von außen nach innen betrachtet äußere Einbaute d.h. die außenliegende Verengung mit dem Außenumfang des Sichtrades ab, unabhängig von dem Durchmesser der Haltescheiben z.B. von Deck- und Nabenscheibe.In a particularly preferred embodiment, the external built-in components viewed from the outside inwards, i.e. the external constriction, close off the outer circumference of the classifying wheel, regardless of the diameter of the retaining disks, e.g.
In einer weiteren Ausführungsform des Sichtrades ist die Kontur im radial äußeren Drittel, bezogen auf den Sichtradradius, der Strömungskanäle bestehend aus einer Engstelle, einer Erweiterung und einer Engstelle im Querschnitt durch eine stetig gekrümmte Kurve ausgebildet.In a further embodiment of the classifying wheel, the contour in the radially outer third, based on the classifying wheel radius, of the flow channels consisting of a constriction, an expansion and a constriction in cross section is formed by a continuously curved curve.
In einer anderen Ausführungsform weist die speziell geformte Kontur Knicke, Ecken und Kanten auf, die durch das Zusammensetzen von zwei oder mehreren geraden, gekrümmten oder geknickten Teile durch ein geeignetes Fertigungsverfahren auftreten.In another embodiment, the specially shaped contour has kinks, corners and edges that occur as a result of the assembly of two or more straight, curved or kinked parts using a suitable manufacturing process.
Unter einem stetigen Verlauf ist hier gemeint, dass die Kontur der Sichtradschaufeln im Bereich des Sichtwirbels ohne Ecken und Kanten geformt ist. Unter einem unstetigen Verlauf ist hier zu versehen, dass die Kontur der Sichtradschaufeln im Bereich des Sichtwirbels mindestens eine Kante oder einen Knick aufweist. Mit Knicken und Kanten können hier auch fertigungsbedingte Kanten wie z.B. Schweißnähte verstanden werden.A continuous course means here that the contour of the sifting wheel blades in the area of the sifting vortex is formed without corners and edges. A discontinuous course means that the contour of the classifier wheel blades has at least one edge or a kink in the area of the classifying vortex. With kinks and edges, production-related edges such as e.g. weld seams can also be understood here.
Die Einbauten haben im Querschnitt vorzugsweise quadratische, rechteckige dreieckige oder runde Form, es können jedoch, je nach Anwendungsfall auch jegliche andere Querschnittsformen Anwendung finden.The internals preferably have a square, rectangular, triangular or round cross-section, but any other cross-sectional shape can also be used, depending on the application.
Die Einbauten und damit die speziell geformten Bereiche der Sichtradschaufeln erstrecken sich axial über deren gesamte Höhe. Das ist gleichbedeutend damit, dass sich die Kontur der Strömungskanäle über die gesamte axiale Höhe des Sichtrades erstreckt.The internals and thus the specially shaped areas of the classifying wheel blades extend axially over their entire height. This is equivalent to that the contour of the flow channels extends over the entire axial height of the classifying wheel.
Die Einbauten bzw. die speziell geformten Bereiche der Sichtradschaufeln befinden sich bevorzugt auf einer gemeinsamen radialen Kreisbahn, die in einem Bereich innerhalb des äußeren Drittels des Sichtradradius liegt.The internals or the specially shaped areas of the classifying wheel blades are preferably located on a common radial circular path that lies in an area within the outer third of the classifying wheel radius.
Die Einbauten sind auf der in Drehrichtung des Sichtrades vorderen Seite der Sichtradschaufel angeordnet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die in Drehrichtung hintere Seite der Sichtradschaufel keine Einbauten auf.The internals are arranged on the front side of the classifying wheel vane in the direction of rotation of the classifying wheel. In a particularly preferred embodiment, the rear side of the classifying wheel vane in the direction of rotation has no internals.
Die Haltescheiben, zwischen denen die Sichtradschaufeln angeordnet sind, können als Deckscheiben und / oder Nabenscheiben ausgebildet sein. Die Deckscheibe ist bei einem einflutigen Sichtrad mit einem Feingutaustritt versehen. Sie ist bevorzugt ringförmig ausgestaltet. Je nach Ausführung des Sichtrades kann die Nabenscheibe ebenfalls Öffnungen aufweisen, durch die das Feingut hindurchströmen kann.The retaining disks between which the classifying wheel blades are arranged can be designed as cover disks and/or hub disks. In the case of a single-flow classifying wheel, the cover disk is provided with a fines outlet. It is preferably designed in the form of a ring. Depending on the design of the sifting wheel, the hub disk can also have openings through which the fines can flow.
Des Weiteren kann das erfindungsgemäße Sichtrad sowohl einflutig als auch 2-flutig ausgeführt sein.Furthermore, the classifying wheel according to the invention can be designed either as a single-flow or as a double-flow.
Ein zweiflutiges Sichtrad lässt sich aus zwei einflutigen Sichträdern zusammensetzen. Dabei werden die Sichträder an ihren Deckscheiben zusammengebaut, sodass sie eine gemeinsame Drehachse aufweisen. Das zweiflutige Sichtrad weist nun zwei Nabenscheiben auf und ist beidseitig im Gehäuse des Zentrifugalkraft-Windsichters gelagert. Die beiden Nabenscheiben weisen Durchbrechungen auf, die die Feingutaustritte darstellen. In einer weiteren Ausführungsform entfallen die Deckscheiben in der Mitte zweiflutigen Sichtrades, sodass es einen durchgehenden Innenbereich aufweist.A double-flow classifying wheel can be composed of two single-flow classifying wheels. The classifying wheels are assembled on their cover disks so that they have a common axis of rotation. The double-flow sifter wheel now has two hub disks and is mounted on both sides in the housing of the centrifugal air sifter. The two hub disks have openings that represent the outlets for the fines. In a further embodiment, the cover disks in the middle of the double-flow classifying wheel are omitted, so that it has a continuous inner area.
Die Strömungskanäle des Sichtrades weisen im radial äußeren Drittel des Sichtradradius mindestens eine von zwei Engstellen begrenzte Erweiterung auf. Die Verhältnisse der Abstände der Sichtradschaufeln an diesen Punkten lassen sich über die Bogenlängen an den Verengungen und der Erweiterung beschreiben.In the radially outer third of the radius of the classifying wheel, the flow channels of the classifying wheel have at least one expansion limited by two constrictions. The ratios of the distances between the classifier wheel blades at these points can be described using the arc lengths at the constrictions and the widening.
Für das Verhältnis der Bogenlängen a, b und c gilt:
a, b und c sind die Bogenlängen zwischen zwei benachbarten Sichtradschaufeln mit den zugehörigen Radien r(a), r(b) und r(c).The following applies to the ratio of the arc lengths a, b and c:
a, b and c are the arc lengths between two adjacent classifier wheel blades with the associated radii r(a), r(b) and r(c).
Es gilt r(a) > r(b) > r(c) > 2/3 r(s)
mit r(s): Sichtradradius.It holds r(a) > r(b) > r(c) > 2/3 r(s)
with r(s): sighting wheel radius.
Die Bogenlänge a beschreibt den Abstand zwischen zwei benachbarten Sichtradschaufeln am Radius r(a) des Sichtrades auf Höhe der radial äußeren Verengung.The arc length a describes the distance between two adjacent classifier wheel blades at the radius r(a) of the classifier wheel at the level of the radially outer constriction.
Die Bogenlänge b beschreibt den größten Abstand zwischen den zwei benachbarten Sichtradschaufeln am Radius r(b) des Sichtrades. Es beschreibt den Abstand der Sichtradschaufeln an der Erweiterung zwischen den Verengungen.The arc length b describes the largest distance between the two adjacent classifier wheel blades at the radius r(b) of the classifier wheel. It describes the spacing of the classifier wheel blades at the widening between the constrictions.
Die Bogenlänge c beschreibt den Abstand zwischen den zwei benachbarten Sichtradschaufeln am Radius r(c) des Sichtrades auf Höhe der radial inneren Verengung.The arc length c describes the distance between the two adjacent classifier wheel blades at the radius r(c) of the classifier wheel at the level of the radially inner constriction.
Der Faktor x hat einen Wert > 0,5, bevorzugt von 0,5 < x < 3.The factor x has a value >0.5, preferably 0.5<x<3.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Trennung von einem in einem Sichtfluid dispergierten Sichtgut in eine Feinfraktion und eine Grobfraktion. In einem erfindungsgemäßen Sichtrad, wie oben beschrieben, bildet sich durch die Kontur der Strömungskanäle, hervorgerufen durch die Einbauten, ein Sichtwirbel aus dem einströmenden Sichtfluid aus. Der Sichtwirbel ist beidseitig von Einbauten begrenzt. Dieser Sichtwirbel weist eine Strömungsgeschwindigkeit auf, die höher ist als wenn der Sichtwirbel nur innen einseitig von Einbauten begrenzt wird. Er ist dadurch stabiler und weist weniger zeitliche Fluktuationen auf.Furthermore, the invention relates to a method for separating a sifting material dispersed in a sifting fluid into a fine fraction and a coarse fraction. In a classifying wheel according to the invention, as described above, a classifying vortex is formed from the classifying fluid flowing in due to the contour of the flow channels, caused by the internals. The visibility vortex is limited on both sides by internals. This classifying vortex has a flow velocity that is higher than when the classifying vortex is only limited on one side by internals. It is therefore more stable and shows fewer fluctuations over time.
Durch die beschriebene Ausformung der Strömungskanäle wird erreicht, dass die Freiheitsgrade des partikelbeladenen Sichtfluids bei der Anströmung auf das Sichtrad auf eine derart vorteilhafte Art und Weise einschränkt werden, dass der Impuls des anströmenden Sichtfluids möglichst vollständig in eine hohe Geschwindigkeit im Sichtwirbel umgesetzt werden kann.The described shape of the flow channels ensures that the degrees of freedom of the particle-laden classifying fluid when it flows onto the classifying wheel are restricted in such an advantageous manner that the momentum of the classifying fluid flowing against it can be converted as completely as possible into a high speed in the classifying vortex.
Dies wird dadurch erreicht, indem dem partikelbeladenen Sichtfluid die Umlenkung an den in Drehrichtung des Sichtrads geformten Schaufeln aufgezwungen wird. Durch die geometriebedingte Unterstützung der Strömungsumlenkung kann der Impuls besser in eine Geschwindigkeitsüberhöhung umgesetzt werden, da die Verluste für die Umlenkung der Strömung deutlich niedriger sind.This is achieved in that the particle-laden classifying fluid is forced to deflect at the vanes shaped in the direction of rotation of the classifying wheel. Due to the geometry-related support of the flow deflection, the impulse can be better converted into a speed increase, since the losses for the deflection of the flow are significantly lower.
Zwischen den Sichtradschaufeln bildet sich eine Sichtzone aus, die sich zwischen zwei Staupunkten befindet, wobei sich der erste Staupunkt auf der in Sichtraddrehrichtung vorderen Seite der Sichtradschaufeln befindet. Der Zweite Staupunkt liegt folglich auf der in Sichtraddrehrichtung hinteren Seite der Sichtradschaufeln des Sichtrads. Die Staupunkte begrenzen die Wirbelgröße. Dadurch können höhere Feinheiten sowie ein höherer Feingutauszug erreicht werden.A classifying zone is formed between the classifying wheel blades, which zone is located between two stagnation points, with the first stagnation point being located on the front side of the classifying wheel blades in the direction of rotation of the classifying wheel. The second stagnation point consequently lies on the rear side of the classifying wheel blades of the classifying wheel in the direction of rotation of the classifying wheel. The stagnation points limit the vortex size. As a result, higher finenesses and a higher fines extraction can be achieved.
Durch den stetigen Konturverlauf der speziell ausgeformten Strömungskanäle, welche das Sichtfluid um nahezu 180° umlenkt, ist diese Variante besonders gut aerodynamisch geeignet und setzt den Impuls des anströmenden Fluids am effektivsten in eine Geschwindigkeitsüberhöhung des Fluids im Sichtwirbel um. Idealerweise kann so eine Strömungsgeschwindigkeit im Sichtwirbel erreicht werden, die der doppelten Umfangsgeschwindigkeit des Sichtrads entspricht.Due to the continuous contour of the specially shaped flow channels, which deflects the sifting fluid by almost 180°, this variant is particularly well suited aerodynamically and converts the impulse of the oncoming fluid most effectively into an increase in the speed of the fluid in the sifting vortex. Ideally, a flow rate in the sifting vortex can be achieved that corresponds to twice the peripheral speed of the sifting wheel.
Die Einbauten im radial äußersten Bereichs der Sichtradschaufeln führen dazu, dass der Impuls des einströmenden Fluids effizienter in eine Geschwindigkeitsüberhöhung im Sichtwirbel umgesetzt wird, als bei dem in der Patentschrift
Die Varianten, die durch Knicke und Kanten unstetige Verläufe der besonders ausgeformten Sichtradschaufeln aufweisen, sind aufgrund von Verlusten beim Impulsaustausch nicht so effizient wie Varianten mit stetigen Konturen. Da die Varianten mit geknickten Sichtschaufelenden den Impuls des anströmenden Fluids nicht so effizient umsetzen, sind dort die Geschwindigkeitsüberhöhungen im Vergleich zu stetigen Konturen niedriger. Diese Sichträder sind aber wirtschaftlicher in der Herstellung.The variants, which have discontinuous profiles of the specially shaped classifying wheel blades due to kinks and edges, are not as efficient as variants with continuous contours due to losses in momentum exchange. Since the variants with kinked ends of the separator vane do not convert the momentum of the inflowing fluid as efficiently, the speed increases are lower there in comparison to continuous contours. However, these classifying wheels are more economical to manufacture.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in der -beispielhaft- ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.Further details, features and advantages of the subject matter of the invention result from the dependent claims and from the following description of the associated drawings, in which a preferred exemplary embodiment of the invention is illustrated by way of example.
In der Zeichnung zeigt:
-
Figur 1 : Ansicht im Meridianschnitt des erfindungsgemäßen Sichtrades -
Figur 2 : Ansicht im Achsnormalschnitt des erfindungsgemäßen Sichtrades mit den erfindungsgemäßen Strömungskanälen mit stetiger Kontur -
Figur 3 : Ansicht im Achsnormalschnitt des erfindungsgemäßen Sichtrades mit den erfindungsgemäßen Strömungskanälen mit unstetiger Kontur -
Figur 4 : Ausschnitt im Achsnormalschnitt aus einem Sichtrad mit den erfindungsgemäßen Strömungskanälen
-
figure 1 : View in meridian section of the classifying wheel according to the invention -
figure 2 : View of the axis normal section of the separator wheel according to the invention with the flow channels according to the invention with a continuous contour -
figure 3 : View of the axis normal section of the classifier wheel according to the invention with the flow channels according to the invention with a discontinuous contour -
figure 4 : Section in the axis normal section from a classifying wheel with the flow channels according to the invention
Die
Das erfindungsgemäße Sichtrad (10) weist Strömungskanäle (6) auf, die im äußeren Drittel, bezogen auf den Sichtradradius, durch Einbauten (5a, 5b) speziell ausgebildet sind.The classifying wheel (10) according to the invention has flow channels (6) which are specially designed in the outer third, based on the classifying wheel radius, by internals (5a, 5b).
Die
Die Einbauten (5a, 5b) sind in Rotationsrichtung an den vorderen Begrenzungsflächen jeder Sichtradschaufel (3) angeordnet. Auf der in Rotationsrichtung hinteren Begrenzungsfläche befinden sich keine Einbauten.The internals (5a, 5b) are arranged in the direction of rotation on the front boundary surfaces of each classifying wheel blade (3). There are no internals on the boundary surface at the rear in the direction of rotation.
Die Einbauten (5a, 5b) weisen hier von außen nach innen des Strömungskanals (6) betrachtet sowohl für die äußeren als auch für die inneren Einbauten einen dreieckigen Querschnitt auf.The built-in components (5a, 5b) have a triangular cross-section here, viewed from the outside inward of the flow channel (6), both for the outer and for the inner built-in components.
Auch beim Sichtrad (10) in
Die Strömungskanäle (6) weisen von außen nach innen betrachtet eine Verengung, eine Erweiterung und eine Verengung auf. Die Kontur der Strömungskanäle ist unstetig, sie weist Kanten, Ecken und Vorsprünge auf. Das Sichtrad (10) weist in Drehrichtung des Sichtrads (10) nach vorn abgeknickte Elemente (5a) des radial äußersten Bereichs der Sichtradschaufel auf, die die äußere Verengung darstellen. Das Abknicken nach vorn des äußersten Bereichs der Sichtradschaufeln (3) kann dabei unterschiedlich stark ausgeprägt sein. Es kann beispielsweise wie in der
Die Einbauten (5a, 5b) erstrecken sich axial über die gesamte Schaufelhöhe. Sie können z.B. durch Schweißen, Löten oder Kleben mit den Begrenzungsflächen der Sichtradschaufeln (3) verbunden werden.The internals (5a, 5b) extend axially over the entire blade height. They can be connected to the boundary surfaces of the classifying wheel blades (3) by welding, soldering or gluing, for example.
Die Einbauten (5a, 5b) befinden sich vorzugsweise jeweils auf einer gemeinsamen radialen Kreisbahn um die Drehachse des Sichtrades (10), die etwa in einem Bereich innerhalb dem äußeren Drittel des Sichtradradius liegt. Die äußeren Einbauten (5a) liegen am Außenumfang des Sichtrades (10).The built-in components (5a, 5b) are preferably each on a common radial circular path around the axis of rotation of the classifying wheel (10), which lies approximately in an area within the outer third of the classifying wheel radius. The outer internals (5a) are located on the outer circumference of the classifying wheel (10).
Die Bogenlänge a beschreibt den Abstand zwischen zwei benachbarten Sichtradschaufeln mit dem zugehörigen Radius r(a) an der äußeren Verengung auf Höhe der Einbaute 5a. In dieser bevorzugten Ausführungsform entspricht der Radius r(a) dem Sichtradradius r(s).The arc length a describes the distance between two adjacent classifier wheel blades with the associated radius r(a) at the outer constriction at the height of the
Die Bogenlänge b beschreibt den Abstand zwischen zwei benachbarten Sichtradschaufeln mit dem zugehörigen Radius r(b) an der größten Stelle der Erweiterung.The arc length b describes the distance between two adjacent classifier wheel blades with the associated radius r(b) at the largest point of the widening.
Die Bogenlänge c beschreibt den Abstand zwischen zwei benachbarten Sichtradschaufeln mit dem zugehörigen Radius r(c) an der inneren Verengung auf Höhe der Einbaute 5b.The arc length c describes the distance between two adjacent classifier wheel blades with the associated radius r(c) at the inner constriction at the height of the
Die Radien r(a), r(b), und r(c) sind größer als 2/3 des Sichtradradius r(s), da die von zwei Verengungen begrenzte Erweiterung im radial äußeren Drittel des Sichtradradius vorgesehen ist.
- Für die Bogenlänge b gilt: b > x · (a + c) und a < b.
- Für den Faktor x gilt x > 0,5 und bevorzugt 0,5 < x <3.
- The arc length b is: b > x (a + c) and a < b.
- For the factor x, x>0.5 and preferably 0.5<x<3 applies.
- Sichtradnabe (1)classifying wheel hub (1)
- Nabenscheibe (2)hub disc (2)
- Sichtradschaufeln (3)Classifier Blades (3)
- Deckscheibe (4)cover plate (4)
- Einbauten (5, 5a, 5b)Internals (5, 5a, 5b)
- Strömungskanäle (6)flow channels (6)
- Sichtrad (10)classifying wheel (10)
- Bogenlängen a, b, cArc lengths a, b, c
- Radius r(a), r(b), r(c)Radius r(a), r(b), r(c)
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- 2022-03-03 EP EP22000049.1A patent/EP4059625A1/en active Pending
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