EP4063029A1 - Zentrifugalkraft-windsichter und verfahren zur sichtung von staubförmigen gütern - Google Patents

Zentrifugalkraft-windsichter und verfahren zur sichtung von staubförmigen gütern Download PDF

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EP4063029A1
EP4063029A1 EP22000048.3A EP22000048A EP4063029A1 EP 4063029 A1 EP4063029 A1 EP 4063029A1 EP 22000048 A EP22000048 A EP 22000048A EP 4063029 A1 EP4063029 A1 EP 4063029A1
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EP
European Patent Office
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sifting
wheel
classifying
fluid
vane ring
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EP22000048.3A
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EP4063029B1 (de
EP4063029C0 (de
Inventor
Stefano L. Zampini
Benjamin BIBER
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Hosokawa Alpine AG
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Hosokawa Alpine AG
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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 centrifugal air classifier with classifying wheel and vane ring 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 8.
  • 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.
  • a rigid-body vortex classifier which has internals within the flow channels delimited by classifier wheel blades. These internals mean that the sifting air flowing into the flow channels is broken and defined sifting vortices form, which occur on a radius that is larger than the radius on which the vortices would occur without the internals, thus shifting the separation limit to higher finenesses.
  • a sifter is known whose sifting wheel is surrounded by a vane ring in order to guide the air as evenly as possible through the sifting zone and feed it to the sifting wheel.
  • the guide vanes of the guide vane ring are inclined in the direction in which the classifier wheel blades are also inclined, so that the classifier wheel is subjected to the flow in the direction of rotation.
  • the invention is therefore based on the object of making available a centrifugal force air classifier and a classifying method which expands the range of fineness of existing classifiers in order to achieve an even higher degree of fineness than hitherto.
  • the centrifugal air sifter for separating the material to be classified into fines and coarse material has a housing with a sifting fluid supply, a sifting material supply and a fines and coarse material discharge as well as a sifting fluid discharge.
  • An annular space is arranged between the ring of guide vanes and the classifying wheel, the classifying chamber.
  • the vane ring directs the classifying fluid to the classifying wheel in a defined manner.
  • the classifying fluid which flows through the ring of guide vanes, flows against the classifying wheel in the opposite direction to its direction of rotation.
  • the flow channels of the vane ring are ideally designed almost tangentially to the enclosed classifier wheel in order to achieve the highest possible tangential velocity of the classifying fluid.
  • the guide vanes of the guide vane ring are aligned with the inside classifier wheel in such a way that the tangential component of the outflow direction of the classifying fluid is greater than its radial component.
  • such a targeted flow of sifting fluid is achieved by a ring of guide vanes, which extends in a circle around the entire circumference of the sifting wheel and over the entire axial extent of the sifting wheel.
  • a ring of guide vanes is used in combination with at least one axial transport spiral, which is located in the classifying space between the classifying wheel and ring of guide vanes.
  • the transport helix extends at least partially over the axial extent of the sifting chamber, preferably over the entire height of the sifting chamber. This enables a targeted removal of the sorted coarse material out of the sight zone, which leads to a further improvement in the quality of sight.
  • the guide vanes of the guide vane ring also have an axial directional component in addition to the radial and tangential directional component. This forces the sifting fluid flowing through the ring of guide vanes to have an axial flow component, which supports the targeted removal of the coarse material that has been sifted out and rejected by the sifting wheel from the sifting zone.
  • the ring of guide vanes is preferably designed in such a way that the cross-section through which the flow passes narrows between the guide vanes in the direction of flow. Due to the narrowing cross-sectional areas through which flow occurs, the sifting fluid will flow towards the sifting wheel at an accelerated rate during the radial flow through the vane ring.
  • the ring of guide vanes is selectively flowed through only by the sifting fluid or by the sifting fluid and the sifting material dispersed therein.
  • the feed material for sifting is preferably fed directly into the annular gap, the sifting space between the vane ring and the sifting wheel, using a suitable dosing device, particularly if an axial transport helix is installed in this annular gap. In this case, only classifying fluid flows through the vane ring.
  • An injector or any other suitable metering device can be used as the metering device in order to introduce the feed material into the annular gap.
  • the invention relates to a method for separating a sifting material dispersed in a sifting fluid into a fine fraction and a coarse fraction.
  • the separation takes place in a centrifugal force air classifier with a classifying wheel and a ring of guide vanes surrounding it for supplying the classifying fluid to the classifying wheel, which is preferably arranged coaxially to the classifying wheel.
  • An annular sifting chamber is formed between the sifting wheel and the vane ring Guide vane ring is flowed through radially from the outside to the inside by the separating fluid.
  • the guide vanes of the guide vane ring are inclined in such a way that the separating fluid and the separating material dispersed therein flow against the separating wheel in the opposite direction to its direction of rotation. Due to the narrowing cross-sectional areas between the guide vanes, the classifying fluid is accelerated as it flows radially through the vane ring and thus flows towards the classifying wheel. In the sifting space between the ring of guide vanes and the sifting wheel, there is a highly turbulent shear flow for dispersing the sifted material in the sifting fluid.
  • the turbulent shear flow encompasses the entire axial extent of the classifying wheel.
  • the sifted material can be fed to the sifting zone together with the sifting fluid, e.g. sifting air, through the vane ring.
  • the sifting fluid e.g. sifting air
  • the material to be classified is supplied separately from the classifying fluid of the classifying zone.
  • the fineness range of sifters could be improved towards smaller finenesses and the dispersion of the sifted material could be improved.
  • the figure 1 shows a classifying wheel (10) of a centrifugal air classifier with a vane ring (8) surrounding the classifying wheel (10) and the inflow situation of the classifying fluid.
  • the classifying wheel (10) is coaxially surrounded by a vane ring (8).
  • the ring of guide vanes (8) has guide vanes (9) which are spaced evenly around the circumference and through which the separating fluid flows from radially outside to inside.
  • the guide vanes (9) have at least the same axial height as the classifying wheel (10).
  • the sifting wheel (10) comprises a hub disc (2) carrying the sifting wheel hub (1) and a cover disc with a fines outlet.
  • the cover disk is ring-shaped here.
  • the classifying wheel blades (3) arranged in a ring are arranged between these discs. 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) has the particle-laden classifying fluid, e.g. classifying air, flowing through it from the outside inwards.
  • the classifying wheel (10) has flow channels (6) which have internals (5) in the outer radial third, based on the classifying wheel radius.
  • the classifying wheel blades (3) preferably 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). In the inner two-thirds of the classifier wheel radius, the blades run radially.
  • the sifting material flows through the sifting chamber (11) in the axial direction.
  • the sifting fluid flow runs in a radial direction perpendicular to the flow of sifted material.
  • the sifting fluid enters the sifting chamber (11) horizontally from the sifting fluid inlet through the stationary vane ring (8) and flows through it perpendicularly to the flow of sifted material.
  • Part of the sifting fluid is required for dispersing the sifted material and consequently enters the ring-shaped sifting chamber (11) with the flow of sifted material.
  • the guide vanes (9) are arranged in such a way that the classifying fluid flows against the classifying wheel (10) in the opposite direction to its direction of rotation.
  • the flow channels between the guide vanes (9) of the guide vane ring (8) are ideally designed almost tangentially to the enclosed classifying wheel (10) in order to achieve the highest possible tangential velocity of the classifying fluid.
  • the flow cross-section between the vanes (8) narrows in the direction of flow so that the separating fluid is accelerated.
  • figure 2 shows the inflow situation for a potential vortex classifying wheel (10) with vane ring (8), the classifying wheel (10) also being inflowed against its direction of rotation.

Landscapes

  • Combined Means For Separation Of Solids (AREA)
  • Cyclones (AREA)

Abstract

Bei einem Zentrifugalkraft-Windsichter zum Trennen von Sichtgut in Feingut und Grobgut, mit einem Gehäuse mit Sichtfluidzufuhr, Sichtgutzufuhr, Feingutaustrag und Grobgutaustrag, und mit einem drehangetriebenen Sichtrad und einem dieses umgebenden feststehenden Leitschaufelkranz mit Leitschaufeln zur Zuführung des Sichtfluids zum Sichtrad , wobei zwischen Sichtrad und Leitschaufelkranz ein ringraumförmiger Sichtraum ausgebildet ist und dieser radial von außen nach innen vom Sichtfluid durchströmt wird, soll der Feinheitsbereich bestehender Sichter erweitert werden um höhere Feinheiten als bisher zu erzielen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Leitschaufeln des Leitschaufelkranzes so geneigt sind, dass das Sichtrad entgegen seiner Drehrichtung vom Sichtfluid anströmbar ist.

Description

  • Die Erfindung richtet sich auf einen Zentrifugalkraft-Windsichter mit Sichtrad und Leitschaufelkranz 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 8.
  • 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.
  • 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.
  • 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 energetischem Aufwand und damit kostengünstig zu erlangen.
  • Zentrifugalkraft-Windsichter mit Abweiserad sind eine der bevorzugten Sichter zur Erzeugung von sehr feinen Sichtgütern unter verhältnismäßig geringem Energieaufwand.
  • Aus der DE 198 40 344 A1 ist ein Starrkörperwirbelsichtrad bekannt, welches Einbauten innerhalb der von Sichtradschaufeln begrenzten Strömungskanälen aufweist. Diese Einbauten führen dazu, dass die in die Strömungskanäle einströmende Sichtluft gebrochen wird und sich definiert Sichtwirbel bilden, die auf einem Radius auftreten der größer ist als der Radius auf dem die Wirbel ohne die Einbauten auftreten würden und so die Trenngrenze zu höheren Feinheiten verschiebt.
  • Aus der DE 10 2016 206 588 A1 ist ein Sichter bekannt, dessen Sichtrad von einem Leitschaufelkranz umgeben ist, um die Luft möglichst gleichmäßig durch die Sichtzone zu führen und dem Sichtrad zuzuführen. Die Leitschaufeln des Leitschaufelkranzes sind in die Richtung geneigt, in die auch die Sichtradschaufeln geneigt sind, dadurch wird das Sichtrad in Drehrichtung angeströmt.
  • Nachteilig ist dies speziell bei Starrkörpersichträdern, wie sie in DE 198 40 344 A1 offenbart sind, besonders in Hinblick auf die zu erzielende Feinheit, da sich durch das in Drehrichtung des Sichtrads anströmende Sichtfluid eine geringere Differenzgeschwindigkeit zwischen Sichtfluid und dem sich drehenden Sichtrad ergibt. Dies ist vor allem bei Starrkörperwirbelsichträdern von Bedeutung, da hier die Relativgeschwindigkeit des Sichtfluids zum Sichtrad zu einer Geschwindigkeitsüberhöhung im sich bildenden Sichtwirbel zwischen den Sichtradschaufeln führt. Höhere Relativgeschwindigkeiten führen somit zu höheren Strömungsgeschwindigkeiten im Sichtwirbel und führen so zu höheren Feinheiten. Die Geschwindigkeitsüberhöhung ist dann letztlich wiederum für die erreichbaren Feinheiten verantwortlich.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Zentrifugalkraft-Windsichter und ein Sichtverfahren zur Verfügung zu stellen, welches den Feinheitsbereich bestehender Sichter erweitert, um eine noch höhere Feinheit als bisher zu erzielen.
  • Bei einem Zentrifugalkraft-Windsichter mit Sichtrad und Leitschaufelkranz 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 8 gelöst.
  • Der Zentrifugal-Windsichter zum Trennen von Sichtgut in Feingut und Grobgut besitzt ein Gehäuse mit Sichtfluidzufuhr, Sichtgutzufuhr sowie Feingut- und Grobgutaustrag sowie Sichtfluidaustrag. Erweist ein drehangetriebenes Sichtrad und einen das Sichtrad umgebenden feststehenden Leitschaufelkranz auf. Zwischen Leitschaufelkranz und Sichtrad ist ein Ringraum angeordnet, der Sichtraum. Der Leitschaufelkranz leitet das Sichtfluid in definierter Weise dem Sichtrad zu. Erfindungsgemäß wird das Sichtrad durch das Sichtfluid, welches durch den Leitschaufelkranz strömt, entgegen seiner Drehrichtung angeströmt. Hierdurch wird erreicht, dass das Sichtfluid zusammen mit dem darin dispergierten Sichtgut außerhalb des Sichtrads vorbeschleunigt wird, wodurch höhere Relativgeschwindigkeiten zwischen dem Sichtrad und dem auf das Sichtrad zuströmenden partikelbeladenen Fluidstrom erreicht werden. Diese höheren Relativgeschwindigkeiten des anströmenden Fluids in Bezug auf das Sichtrad lassen wiederum eine höhere Geschwindigkeit im Sichtwirbel des Sichtrads zu. Dies tritt insbesondere bei Starrkörperwirbelsichträdern, wie sie in DE 198 40 344 A1 offenbart sind, auf. Die Einbauten in den Strömungskanälen des Sichtrades beeinflussen die Sichtwirbelbildung positiv. Verstärkt wird dieser Effekt, wenn der Sichtwirbel beidseitig von Einbauten begrenzt wird, sodass der Strömungskanal mindestens eine von zwei Engstellen begrenzte Erweiterung aufweist, d.h. von außen nach innen gesehen zunächst eine Verengung, dann eine Erweiterung und schließlich wieder eine Verengung aufweist. Diese sind im äußeren radialen Drittel des Strömungskanals angeordnet, bezogen auf den Sichtradradius. Dadurch können höhere Feinheiten erreicht werden.
  • Damit lassen sich durch die Anströmung des Sichtfluids entgegen der Drehrichtung des Sichtrads vor allem bei Starrkörperwirbelsichträdern höhere Feinheiten realisieren, ohne dass dafür das Sichtrad selbst schneller drehen muss.
  • Außerdem kommt es infolge der gegensätzlich gerichteten Drehung des Sichtrads und des anströmenden Sichtfluids zur Ausbildung einer hochturbulenten Strömung im Sichtraum. Im Sichtraum herrschen aufgrund des hohen Geschwindigkeitsgradienten sehr hohe Scherkräfte, die auf das Sichtgut, welches sich hier befindet, wirken. Diese Scherkräfte wiederum haben zur Folge, dass das Sichtgut einer guten Dispergierung in direkter Nähe zum Sichtrad und damit zur Sichtzone unterzogen wird. Dadurch wird eine sehr gute Sichtgüte erreicht, die sich unter anderem durch einen sehr hohen Feingutauszug des Sichters bemerkbar macht. Außerdem wird der gute Feingutauszug dadurch unterstützt, dass die Dispergierzone direkt am Sichtrad ist und die dispergierten Partikel keinen weiten Weg zurücklegen müssen, auf dem sie wieder reagglomerieren können.
  • Bei Potentialwirbelsichträdern ist der Effekt der Geschwindigkeitsüberhöhung in den Strömungskanälen zwischen den Sichtradschaufeln nicht so stark ausgeprägt. Jedoch wirken sich auch hier die hohen Scherkräfte infolge einer gegensätzlichen Anströmung des Sichtfluids zur Drehrichtung des Sichtrads auf eine verbesserte Dispergierung aus.
  • Die Strömungskanäle des Leitschaufelkranzes sind idealerweise nahezu tangential zum umschlossenen Sichtrad ausgeführt, um eine möglichst hohe Tangentialgeschwindigkeit des Sichtfluids zu erreichen.
  • Somit sind die Leitschaufeln des Leitschaufelkranzes so zum innenliegenden Sichtrad ausgerichtet, dass die tangentiale Komponente der Ausströmrichtung des Sichtfluids größer ist als seine radiale Komponente ist.
  • In einer bevorzugten Ausführung wird eine derartige gezielte Anströmung von Sichtfluid durch einen Leitschaufelkranz erreicht, welcher sich kreisförmig um den gesamten Umfang des Sichtrads herum erstreckt und sich über die gesamte axiale Ausdehnung des Sichtrads erstreckt. In einer besonders bevorzugten Ausführung wird ein derartiger Leitschaufelkranz in Kombination mit mindestens einer axialen Transportwendel verwendet, welche sich im Sichtraum zwischen Sichtrad und Leitschaufelkranz befindet. Die Transportwendel erstreckt sich zumindest teilweise über die axiale Ausdehnung des Sichtraumes, bevorzugt über die gesamte Höhe des Sichtraumes. Dadurch wird ein gezielter Abtransport des ausgesichteten Grobgutes aus der Sichtzone ermöglicht, was zu einer weiteren Verbesserung der Sichtgüte führt.
  • In einer weiteren Ausführungsform weisen die Leitschaufeln des Leitschaufelkranzes neben der radialen und tangentialen Richtungskomponente auch eine axiale Richtungskomponente auf. Diese zwingt dem durch den Leitschaufelkranz strömenden Sichtfluid eine axiale Strömungskomponente auf, welche den gezielten Abtransport des ausgesichteten und vom Sichtrad abgewiesenen Grobgutes aus der Sichtzone unterstützt.
  • Des Weiteren ist der Leitschaufelkranz bevorzugt so ausgeführt, dass sich der durchströmte Querschnitt zwischen den Leitschaufeln in Durchströmungsrichtung verengt. Das Sichtfluid wird somit aufgrund der sich verengenden durchströmten Querschnittsflächen bei der radialen Durchströmung des Leitschaufelkranzes beschleunigt auf das Sichtrad zuströmen.
  • Der Leitschaufelkranz wird wahlweise nur vom Sichtfluid oder vom Sichtfluid und dem darin dispergierten Sichtgut durchströmt.
  • Das Aufgabegut zur Sichtung wird bevorzugt durch eine geeignete Dosiereinrichtung direkt in den Ringspalt, dem Sichtraum zwischen Leitschaufelkranz und Sichtrad aufgegeben, insbesondere dann, wenn in diesem Ringspalt eine axiale Transportwendel eingebaut ist. In diesem Fall wird der Leitschaufelkranz nur von Sichtfluid durchströmt.
  • Als Dosiereinrichtung kann ein Injektor oder jede andere geeignete Dosiereinrichtung eingesetzt werden, um das Aufgabegut in den Ringspalt einzubringen.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Trennung von einem in einem Sichtfluid dispergierten Sichtgut in eine Feinfraktion und eine Grobfraktion. Die Trennung erfolgt in einem Zentrifugalkraft-Windsichter mit einem Sichtrad und einem dieses umgebenden Leitschaufelkranz zur Zuführung des Sichtfluids zum Sichtrad, welcher bevorzugt koaxial zum Sichtrad angeordnet ist. Zwischen Sichtrad und Leitschaufelkranz ist ein ringraumförmiger Sichtraum ausgebildet Der Leitschaufelkranz wird radial von außen nach innen vom der Sichtfluid durchströmt. Die Leitschaufeln des Leitschaufelkranzes sind so geneigt, dass das Sichtrad entgegen seiner Drehrichtung von dem Sichtfluid und dem darin dispergierten Sichtgut angeströmt wird. Das Sichtfluid wird aufgrund der sich verengenden Querschnittsflächen zwischen den Leitschaufeln bei der radialen Durchströmung des Schaufelkranzes beschleunigt und strömt so auf das Sichtrad zu. Im Sichtraum zwischen Leitschaufelkranz und Sichtrad herrscht so eine hochturbulente Scherströmung zur Dispergierung des Sichtgutes im Sichtfluid.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die turbulente Scherströmung die gesamte axiale Ausdehnung des Sichtrades.
  • Das Sichtgut kann zusammen mit dem Sichtfluid, z.B. Sichtluft durch den Leitschaufelkranz der Sichtzone zugeführt werden. In einer anderen
  • Ausführungsform wird das Sichtgut getrennt vom Sichtfluid der Sichtzone zugeführt.
  • Durch ein erfindungsgemäß angeströmtes Sichtrad konnte der Feinheitsbereich von Sichtern zu kleineren Feinheiten hin verbessert werden sowie die Dispergierung des Sichtguts verbessert werden.
  • 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.
  • In den Zeichnungen zeigen:
    • Figur 1 eine skizzenhafte Darstellung eines Starrkörperwirbel-Sichtrades mit umgebendem Leitschaufelkranz für einen Zentrifugalkraft-Windsichter
    • Figur 2 eine skizzenhafte Darstellung eines Potentialwirbel-Sichtrades mit umgebendem Leitschaufelkranz für einen Zentrifugalkraft-Windsichter
  • Die Figur 1 zeigt ein Sichtrad (10) eines Zentrifugalkraft-Windsichters mit einem das Sichtrad (10) umgebenden Leitschaufelkranz (8) und der Anströmsituation des Sichtfluids.
  • Das Sichtrad (10) wird koaxial von einem Leitschaufelkranz (8) umgeben. Der Leitzschaufelkranz (8) weist kranzförmig und gleichmäßig um den Umfang beabstandete Leitschaufeln (9) auf, die von radial außen nach innen von dem Sichtfluid durchströmt werden. Die Leitschaufeln (9) haben mindestens die gleiche axiale Höhe wie das Sichtrad (10).
  • Das Sichtrad (10) umfasst eine die Sichtradnabe (1) tragende Nabenscheibe (2) und eine Deckscheibe mit Feingutaustritt. Die Deckscheibe ist hier ringförmig ausgeführt. Zwischen diesen Scheiben sind die kranzförmig angeordneten Sichtradschaufeln (3) angeordnet. Sie sind gleichmäßig über den Umfang des Sichtrades (10) verteilt. Die Sichtradschaufeln (3) sind im Wesentlichen radial ausgerichtet und begrenzen die Strömungskanäle (6). Das Sichtrad (10) wird von außen nach innen von dem mit Partikeln beladenen Sichtfluid, z.B. Sichtluft durchströmt.
  • Das Sichtrad (10) weist Strömungskanäle (6) auf, die im äußeren radialen Drittel, bezogen auf den Sichtradradius, Einbauten (5) aufweisen.
  • Bevorzugt verlaufen die Sichtradschaufeln (3) im radial äußeren Drittel des Sichtradradius nicht exakt in radialer Richtung, sondern sind in einem Winkel zur radialen Richtung entgegen der Rotationsrichtung des Sichtrads (10) geneigt angeordnet. In den inneren zwei Dritteln bezogen auf den Sichtradradius verlaufen die Schaufeln radial.
  • Der Ringraum (11) zwischen dem Außendurchmesser des Sichtrades (10) und dem Innendurchmesser des Leitschaufelkranzes (8) bildet über die axiale Höhe des Sichtrades (10) den Sichtraum (11). In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Sichtraum (11) vom Sichtgut in axialer Richtung durchströmt.
  • Senkrecht zum Sichtgutstrom verläuft die Sichtfluidströmung in radialer Richtung. Das Sichtfluid gelangt vom Sichtfluideintritt horizontal durch den feststehenden Leitschaufelkranz (8) in den Sichtraum (11) und durchströmt ihn senkrecht zum Sichtgutstrom. Wobei ein Teil des Sichtfluids für die Dispergierung des Sichtgutes benötigt wird und kommt folglich mit dem Sichtgutstrom in den ringförmigen Sichtraum (11).
  • Die Leitschaufeln (9) sind so angeordnet, dass das Sichtfluid das Sichtrad (10) entgegen seiner Drehrichtung anströmt.
  • Die Strömungskanäle zwischen den Leitschaufeln (9) des Leitschaufelkranzes (8) sind idealerweise nahezu tangential zum umschlossenen Sichtrad (10) ausgeführt, um eine möglichst hohe Tangentialgeschwindigkeit des Sichtfluids zu erreichen.
  • Der durchströmte Querschnitt zwischen den Leitschaufeln (8) verengt sich in Durchströmungsrichtung, damit das Sichtfluid beschleunigt wird.
  • Figur 2 zeigt die Anströmsituation für ein Potentialwirbel-Sichtrad (10) mit Leitschaufelkranz (8), wobei das Sichtrad (10) ebenfalls entgegen seiner Drehrichtung angeströmt wird.
    • Bezugszeichen
    • Sichtradnabe (1)
    • Nabenscheibe (2)
    • Sichtradschaufeln (3)
    • Einbauten (5)
    • Strömungskanäle (6)
    • Leitschaufelkranz (8)
    • Leitschaufel (9)
    • Sichtrad (10)
    • Sichtraum (11)

Claims (11)

  1. Zentrifugalkraft-Windsichter zum Trennen von Sichtgut in Feingut und Grobgut, mit einem Gehäuse mit Sichtfluidzufuhr, Sichtgutzufuhr, Feingutaustrag, Grobgutaustrag, und Sichtfluidaustrag
    - mit einem drehangetriebenen Sichtrad (10) und einem dieses umgebenden feststehenden Leitschaufelkranz (8) mit Leitschaufeln (9) zur Zuführung des Sichtfluids zum Sichtrad (10),
    - wobei zwischen Sichtrad (10) und Leitschaufelkranz (8) ein ringraumförmiger Sichtraum (11) ausgebildet ist und dieser radial von außen nach innen vom Sichtfluid durchströmt wird.
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Leitschaufeln (9) des Leitschaufelkranzes (8) so geneigt sind, dass das Sichtrad (10) entgegen seiner Drehrichtung vom Sichtfluid und dem darin dispergierten Sichtgut anströmbar ist.
  2. Zentrifugalkraft-Windsichter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle zwischen den Leitschaufeln (9) des Leitschaufelkranzes (8) so zum innenliegenden Sichtrad (10) ausgerichtet sind, dass die tangentiale Richtungskomponente größer als ihre radiale Richtungskomponente ist.
  3. Zentrifugalkraft-Windsichter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle des Leitschaufelkranzes (8) so zum innenliegenden Sichtrad ausgerichtet sind, dass die tangentiale Richtungskomponente größer ist als ihre radiale Richtungskomponente und ihre axiale Richtungskomponente.
  4. Zentrifugalkraft-Windsichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das die Strömungskanäle zwischen den Leitschaufeln (8) in Durchströmungsrichtung einen sich verengenden Querschnitt aufweisen.
  5. Zentrifugalkraft-Windsichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass sich der Leitschaufelkranz (8) über die axiale Ausdehnung des eingeschlossenen Sichtrads (10) erstreckt.
  6. Zentrifugalkraft-Windsichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass im Sichtraum (11) zwischen Leitschaufelkranz (8) und Sichtrad (10) mindestens eine axiale Transportwendel eingebaut ist, die sich über die axiale Ausdehnung des Sichtrads (10) erstreckt.
  7. Zentrifugalkraft-Windsichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Sichtrad (10) in seinen Strömungskanälen (6) im äußeren radialen Drittel, bezogen auf den Sichtradradius, Einbauten (5) oder mindestens eine von zwei Engstellen begrenzte Erweiterung aufweist.
  8. Verfahren zur Trennung von
    - in einem Fluid dispergiertem Sichtgut in eine Fein- und eine Grobfraktion,
    - in einem Zentrifugalkraft-Windsichter,
    - mit einem Sichtrad (10) und einem dieses umgebenden feststehenden Leitschaufelkranz (8) mit Leitschaufeln (9) zur Zuführung des Sichtfluids zum Sichtrad (10),
    - wobei zwischen Sichtrad (10) und Leitschaufelkranz (8) ein ringraumförmiger Sichtraum (11) ausgebildet ist und dieser radial von außen nach innen vom Sichtfluid durchströmt wird.
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Leitschaufeln (9) des Leitschaufelkranzes (9) so geneigt sind, dass das Sichtrad (10) entgegen seiner Drehrichtung vom Sichtfluid und dem darin dispergierten Sichtgut angeströmt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass das Sichtfluid aufgrund der sich verengenden durchströmten Querschnittsflächen des Leitschaufelkranzes (8) bei dessen radialer Durchströmung beschleunigt auf das Sichtrad (10) zuströmt.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 und 9 dadurch gekennzeichnet, dass im Sichtraum (11) zwischen Leitschaufelkranz (8) und Sichtrad (10) eine hoch turbulente Scherströmung zur Dispergierung des Sichtgutes ausgebildet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die turbulente Scherströmung die axiale Ausdehnung des Sichtrads (10) umfasst.
EP22000048.3A 2021-03-09 2022-03-03 Zentrifugalkraft-windsichter und verfahren zur sichtung von staubförmigen gütern Active EP4063029B1 (de)

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