Turbo-Fliehkraftsichter

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Turbo-Fliehkraftsichter mit einem feststehenden Gehäuse, versehen mit einem oder mehreren Sichtguteinlässen, mit einem oder mehreren Sichtlufteinlässen, mit einem oder mehreren Feingut-Sichtluft-Gemisch-Auslässen und einem oder mehreren Grobgut-Auslässen, versehen mit einer an beiden Stirnseiten im Gehäuse gelagerten Sichtturbine mit horizontaler Turbinenachse, sowie einem den Sichtraum begrenzenden, der Sichtluft richtungsgebenden Schaufelkranz mit sowohl in radialer Entfernung zur Turbinenachse, als auch in tangentialer Anströmungsrichtung zum Turbinenumfang verstellbaren Schaufeln, die in einem Sektor durchbrochen sind für die Zufuhr des Sichtgutes und die Abführung des Grobgutes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Turbo-Fliehkraftsichter zu schaffen, bei dem die Turbine sowohl als Sichter, als auch als Arbeitsventilator ausgebildet ist, und bei dem zum Sichten des Feingutes die Turbine partiell mit Sichtluft und Feingut von außen nach innen mit entsprechend kleiner Radialgeschwindigkeit und zum Abführen von Sichtluft und Feingut von innen nach außen mit einer mehrfach größeren Radialgeschwindigkeit durchströmt wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Turbo-Fliehkraftsichter entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Auf dem Gebiet der Turbo-Fliehkraftsichter sind viele brauchbare Ausführungen bekannt. Das Prinzip der Sichtung in allen diesen Einrichtungen besteht darin, den in einem Luftstrom befindlichen Gutteilchen eine Fliehkraft aufzuzwingen, entgegen der auf die Teilchen wirkenden Schleppkraft des Luftstromes und sie somit voneinander zu trennen. Hierzu führt man die mit Gutteilchen beladene Luft von außen nach innen durch eine sich schnell drehende Turbine entgegen dem von dieser erzeugten Strömungsgefälle, welches von innen nach außen gerichtet ist. Dies erfolgt durch ein anderes, stärkeres Gebläse und bewirkt, daß die Partikel die Umfangsgeschwindigkeit der Turbine und eine bestimmte Fliehkraft annehmen. Für bestimmte Gutteilchen (Grenzkorn) stellt sich am Umfang der Turbine ein Gleichgewicht zwischen der nach außen wirkenden Fliehkraft und der nach innen wirkenden Schleppkraft ein. Nur die entsprechend "feinen" Gutteilchen gelangen dann durch die Turbine nach innen in den Feingutbereich. Die entsprechend "groben" Gutteilchen bleiben im Außenbereich der Turbine und fallen als Grobgut an.

[0003] Der Sichtvorgang vollzieht sich nach folgender mathematischer Formel:

d_F = Feingutdurchmesser

v_R = Radialgeschwindigkeit

v_u = Umfangsgeschwindigkeit

D_T = Turbinendurchmesser

'YL = Dichte Luft

17 = Zähigkeit Luft

y_G = Dichte Sichtgut

[0004] Aus dieser Formel ist zu ersehen, daß in diesem Sichtvorgang mit höherer Umfangsgeschwindigkeit (v_u) und kleiner werdendem Turbinendurchmesser (D_T), kleinere Feingutgrößen (d_F) erreicht werden können. Die maximal zu erreichende Umfangsgeschwindigkeit (v_u) ist aber durch die Kennwerte der verwendbaren Baustoffe für die Turbine begrenzt. Wählt man nun auch noch kleine Turbinendurchmesser (D_T), um die Feingutkorngröße zu verkleinern, so kommt man zu relativ kleinen Turbinenoberflächen. Die Oberfläche der Turbine, bzw. deren freier Durchtrittsquerschnitt ist aber maßgebend für die zu erzielende Menge Feingut, die sich aus der relativ niedrigen Gutbeladung der Sichtluft und der möglichst niedrigen radialen Durchtrittsgeschwindigkeit (v_R) bei der gegebenen Turbinenoberfläche für "hochfeine" Sichtgüter ergibt. Demzufolge muß man die Turbine also länger bauen. Dies hat aber zur Folge, daß sich auf der Turbinenlänge eine ungleichmäßige radiale Durchtrittsgeschwindigkeit ergibt und man dadurch eine feine bis gröbere Kornverteilung im Feingut erhält.

[0005] Bei den herkömmlichen Einrichtungen wird in der Regel das Feingut-Sichtluft-Gemisch über die Stirnseiten der Turbinen abgeführt. Aus dem Verhältnis von Länge (L) und Durchmesser (D) bei einseitiger Absaugung mit D/L von ca. 1:1 und bei zweiseitiger Absaugung mit D/L von ca. 1:2, ergeben sich daher nur relativ kurze nutzbare Turbinenlängen. Diese Konstruktionen haben den Nachteil, daß die Abführung des Feingut-Sichtluft-Gemisches mindestens bei zweiseitiger Absaugung durch die Lagerung und den Antrieb der Turbine behindert wird.

[0006] Zwangsläufig ergeben sich dadurch auch große Lagerabstände mit niedrigen Eigenfrequenzen der Turbine, wodurch die Turbine für die gewünschten hohen Drehzahlen unbrauchbar werden. Bei Lagerung der Turbine im Feingut-Sichtluft-Gemisch bzw. bei Hindurchführung des Feingut-Sichtluft-Gemisches durch die Lagerung ergeben sich zudem unverhältnismäßig teure Konstruktionen, wobei das Durchmesser-Längen-Verhältnis von ca. 1:2 auch nicht überschritten werden kann.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Turbo-Fliehkraftsichter hinsichtlich der Betriebsfrequenzen und hinsichtlich des Durchmesser-Längen-Verhältnisses zu verbessern.

[0008] Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0009] Demgemäß wird das Feingut-Sichtluft-Gemisch auf entsprechend großen Längenabschnitten der Turbine mit der zum Sichten notwendigen Radialgeschwindigkeit von außen nach innen gesaugt und auf entsprechend kurzen Längenabschnitten der Turbine mit einer weitaus höheren, z. B. 3-6 fachen Radialgeschwindigkeit von innen nach außen gesaugt. Dadurch können z. B. Turbinenlängen mit einem wirksamen Sichtbereich von einem Durchmesser-Längen-Verhältnis von ca. 1:4 bis 1:8 konstruiert werden, wodurch sich wiederum die Durchsatzleistung wesentlich erhöhen läßt.

[0010] Außerdem hat die Anordnung der sektionsweise wechselnden An- und Absaugung auf dem Turbinenmantel für das Feingut-Sichtluft-Gemisch gemäß der vorliegenden Erfindung den Vorteil, daß das von der Turbine erzeugte Druckgefälle, welches für die Absaugung durch ein externes Gebläse überwunden werden müßte bis auf geringe Druckverluste quasi aufgehoben wird. Da dieses Druckgefälle zum Sichten bei hoher Feinheit nicht unerheblich hoch ist und hierfür entsprechend große, z. T. zweistufige hintereinander angeordnete Gebläse und demzufolge auch entsprechend druckfeste Luftführungs- und Filtereinrichtungen notwendig wären, können diese bei vorliegender Erfindung z. T. entfallen, bzw. wesentlich vereinfacht werden.

[0011] Auch die Anordnung der Lagerungen und Antriebe an den nun nicht mehr für die Absaugung des Feingut-Sichtluft-Gemisches notwendigerweise zu verwendenden Stirnseiten können in einfacher, konventioneller Bauweise vorgesehen werden und erlauben bei z. B. großen notwendigen Antriebsleistungen die Anordnung der Antriebe an beiden Seiten der Turbine.

[0012] Aufgrund der sich bei vorliegender Erfindung ergebenden Vorteile:

- größere aktive Turbinenoberfläche

- Aufhebung des Druckgefälles

- einfache und konventionelle Anordnung von Lagerung und Regelantrieben

[0013] kann man größere Sichter zur Erzeugung feinster Feingüter bei höheren Durchsatzleistungen und geringeren Baukosten herstellen.

[0014] Nachfolgend wird eine Sichteinrichtung gemäß vorliegender Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

[0015] Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bekannten Turbo-Fliehkraftsichters mit zugehörigem Mahl-Sichtkreislauf,

Fig. 2 - 4 Axialschnitte verschiedener Sichter gemäß der Erfindung,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie A-B in Fig. 6 und 7,

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie C-D in Fig. 5 und

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie E-F in Fig. 5.

[0016] Figur 1 zeigt einen bekannten Mahl-Sichtkreislauf mit einem Turbofliehkraftsichter 1, z. B. zur Vermahlung von Zement. Er wird von einer Kugelmühle 2 beaufschlagt. Das Aufgabegut 9 wird aus einem Silo 4 über eine zellenschleuse 3, regelbar der Kugelmühle 2 zugeführt nach dem Kahlen in der Kugelmühle 2, wird das Kugelmühlengut 13 über ein Becherwerk 11 und eine Schnecke 6 unter Luftabschluß mittels einer Zellenschleuse 3 auf den Turbo-Fliehkraftsichter 1 aufgegeben. Eine Verteilung des Kugelmühlengutes 13 auf die ganze Länge des Turbo-Fliehkraftsichter 1 erfolgt durch eine Aufgaberinne 10. Die durch einen Motor 7 angetriebene Turbine 18 des Turbo-Fliehkraftsichters 1 trennt das Kugelmülengut 13 in Grobgut 12 und Feingut 17 mittels der von außen zugeführten Sichtluft 14, die auch gleichzeitig die Entstaubung der Kugelmühle 2 mit übernehmen kann. Das Grobgut 12 fällt nach unten in eine Förderschnecke 6 und gelangt unter Luftabschluß mittels einer Zellenschleuse 3 zurück in die Aufgabe der Kugelmühle 2. Das Feingut 17 wird zusammen mit der Sichtluft 14 durch die Turbine des Turbo-Fliehkraftsichters 1 abgesaugt und zyklonabscheidern 5 zugeführt. Ein großer Anteil Feingut 17 wird dort abgeschieden und mittels Zellenschleusen 3 ausgetragen. Die Sichtluft 14 und der kleinere Anteil Feingut 17 gelangt in einen Entstaubungsfilter 16. Dort wird das restliche Feingut 17 von der Sichtluft getrennt und ebenfalls über eine Zellenschleuse 3 ausgetragen. Ein Ventilator 15 saugt die Sichtluft 14 aus dem System an und fördert sie aus dem Mahlsichtkreislauf ins Freie. Für die Anwendung eines solchen Mahlsichtkreislaufes zur Herstellung sehr kleiner Feingutkorngrößen mußten bisher mehrere leistungsfähige Sichter nebeneinander gestellt werden, um die Durchsatzmenge aufnehmen zu können. Das führte zu komplizierteren und aufwendigeren Maschinenanordnungen, wobei die größte Schwierigkeit darin bestand, die nebeneinander angeordneten Sichter auf die gleiche Feingutkorngröße einzustellen, um ein einheitliches Produkt zu bekommen.

[0017] Die Figuren 2 bis 4 zeigen unter Verwendung von Bezugsziffern, die von denen der Figur 1 abweichend verwendet sind, verschiedene Ausführungsformen der Turbinen.

[0018] Figur 2 zeigt eine zweiseitig gelagerte Turbine 1 mit einem Durchmesser-Längen-Verhältnis D/L von ca. 1:1. der größere, zum Sichten verwendete, von außen nach innen durchströmte Längenabschnitt 2 wird durch eine Dichtung 3 auf dem Umfang der Turbine 1 von dem kleineren, zum Absaugen des Feingut-Luftgemisches 4 verwendeten, von innen nach außen durchströmten Längenabschnittes 5 getrennt. Der Sichtraum 6 befindet sich über dem größeren Längenabschnitt 2 und der Ventilationsraum 7, der zum Absaugen des Feingut-Luftgemisches 4 dient, befindet sich über dem kürzeren Längenabschnitt 5, der auch als Ventilator ausgebildet sein könnte mit Ventilationsschaufeln 8 gleichen oder größeren Durchmessers als diese im Sichtbereich.

[0019] Figur 3 zeigt eine zweiseitig gelagerte Turbine 9 mit einem Durchmesser-Längen-Verhältnis D/L von ca. 1:2. Bei dieser Anordnung gibt es zwei größere Längenabschnitte 2 zum Sichten, die das Feingut-Luftgemisch 4 in einen gemeinsamen zum Absaugen vorgesehenen Längenabschnitt 5 in den Ventilationsraum 7 abgeben. Durch zwei Dichtungen 3 am Umfang der Turbine 9 sind Sichtraum 6 und Ventilaitonsraum 7 voneinander getrennt. Die Lagerung 10 befindet sich auf beiden Stirnseiten der Turbine 9. Die Turbine 9 wird von einem Motor 11 angetrieben.

[0020] Figur 4 zeigt eine zweiseitig gelagerte Turbine 12 mit einem Durchmesser-Längen-Verhältnis D/L von ca. 1:4. Diese Turbine ist mit zwei gemeinsamen, zum Absaugen vorgesehenen Längenabschnitten 5 versehen, die von jeweils größeren, zum Sichten dienenden Längenabschnitten 2 und 13 mit Feingut-Luftgemisch 4 gespeist werden, wobei der mittlere Längenabschnitt 13 etwa doppelt so groß ist wie ein Längenabschnitt 2. Der Antrieb der in den Lagern 10 zweiseitig gelagerten Turbine 12, erfolgt in diesem Fall durch zwei Motoren 11, die mit Kupplungen 14 mit der Turbine 12 verbunden sind, wie auch die Turbinen 1 und 9 mit den Motoren 11.

[0021] In dieser Weise können Turbinen gewissermaßen wie in einem Baukastenprinzip aufgebaut werden und zu einer, der Festigkeit der Turbine entsprechenden, beliebigen Länge, mit einem Durchmesser-Längenverhältnis D/L von bis zu 1:6 oder 1:8 verlängert werden.

[0022] Figur 5 zeigt einen Längsschnitt A-B in Figur 6 und 7, Querschnitte C-D bzw. E-F in Fig. 5 eines Turbo-Fliehkraftsichters. Es handelt sich hierbei um einen Sichter mit einem Durchmesser-Längen-Verhältnis D/L von ca. 1:2. Die Turbine 1 mit der Welle 2 ist über den Wellenzapfen 3 einseitig angetrieben. Die Lagerung erfolgt zweiseitig in den Lagern 4, die auf dem Gehäuseunterteil 5 aufgebaut sind. Die Turbine 1 hat zwei Sichtzonen 6 für die Ansaugung und eine Zone 8 für die Absaugung des Feingut-Sichtluftgemisches 7. Die Turbinenblätter 9 haben in allen Zonen (6 und 8) gleichen Durchmesser. Zwischen den Zonen (6 und 8) befinden sich zwei Dichtungen 10, die verhindern, daß ungesichtetes Aufgabegut 11 in dem Feingut-Sichtluft-Raum 12 gelangen kann. Das Gehäuseoberteil 13, welches im Mittelpunkt der Turbine 1 vom Gehäuseunterteil 5 getrennt ist, hat einen Sichtguteinlauf 14. Zwei doppelseitige Luft-Förderrinnen 15 verteilen das Aufgabegut 11 in mehrere auf der Länge der Turbine 1 tangential in Drehrichtung angebrachte Aufgabetrichter 16, die dafür sorgen, daß das Aufgabegut 11 gleichmäßig auf der Länge der Turbine 1 im Bereich der Sichtzonen 6 verteilt wird. Die Ansaugung der Sichtluft 17 erfolgt über eine Ansaugöffnung 18 im Gehäuseunterteil 5 und wird durch die am Umfang der Turbine 1 angeordneten Luft-Leitschaufeln 19 hindurchgeführt, derart, daß die Sichtluft 17 tangential auf die Turbine 1 trifft und das im inneren Kreis der Luft-Leitschaufeln 19 zugeführte Aufgabegut 11 mit sich reißt und in eine kreisende Bewegung versetzt in Drehrichtung der Turbine 1. Hier setzt nun der schon anfangs beschriebene Sichtvorgang ein, der bewirkt, daß das Grobgut 20 nach außen geschleudert wird und das Feingut 21 mit der Sichtluft 17 durch die Sichtzonen 6 hindurchgesaugt wird und als reingut-Sichtluft-Gemisch 7 über die Absaugzone 8 in den spiralförmigen Feingut-Sichtluft-Raum 12 und den Absaugstutzen 22 einer Staubsammeleinrichtung zugeführt wird. Die Luft-Leitschaufeln 19 sind sowohl in der tangentialen Anströmrichtung 23 zur Trubine 1, als auch in ihrem Abstand 24 zum Mittelpunkt der Turbine 1 verstellbar angeordnet, um den optimalen Sichteffekt zu erzielen. Das Grobgut 20, welches am inneren Durchmesser der Luft-Leitschaufeln 19 kreist, wird durch Grobgutkanäle 25 im Bereich der Aufgabetrichter 16 abwechselnd mit diesen in einen bestimmten Sektor durch die Luft-Leitschaufeln 19 nach außen in den Grobgut-Sammelraum 26 abgeführt und mittels zweiseitig angeordneten Luft-Förderrinnen 27 dem Grobgutauslaß 28 zugeführt. Sowohl die Ansaugöffnung 18 für die Ansaugung der Sichtluft 17, als auch der Absaugstutzen 22 für die Absaugung des Feingut-Sicht-Luftgemisches 7 können um jeweils 90° um die Turbinenachse gedreht werden, um eine günstige Anordnung in einer Gesamtanlage zu finden.

Ansprüche

1. Turbo-Fliehkraftsichter mit einem feststehenden Gehäuse, versehen mit einem doer mehreren Sichtguteinlässen, mit einem oder mehreren Sichtlufteinlässen, mit einem oder mehreren Feingut-Sichtluft-Gemisch-Auslässen und einem doer mehreren Grobgut-Auslässen, versehen mit einer an beiden Stirnseiten im Gehäuse gelagerten Sichtturbine mit horizontaler Turbinenachse, sowie einem den Sichtraum begrenzenden, der Sichtluft richtungsgebenden Schaufelkranz mit sowohl in radialer Entfernung zur Turbinenachse, als auch in tangentialer Anströmungsrichtung zum Turbinenumfang verstellbaren Schaufeln, die in einem Sektor durchbrochen sind für die Zufuhr des Sichtgutes und die Abführung des Grobgutes,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Turbine (1) sowohl als Sichter, als auch als Arbeitsventilator ausgebildet ist, und daß zum Sichten des Feingutes die Turbine partiell mit Sichtluft und Feingut von außen nach innen mit entsprechend kleiner Radialgeschwindigkeit und zum Abführen von Sichtluft und Feingut von innen nach außen mit einer mehrfach größeren Radialgeschwindigkeit durchströmt wird.

2. Turbo-Fliehkraftsichter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die relativ kurzen Zonen (5) zum Abführen von Sichtluft und Feingut an einer oder mehreren Stellen der Turbine angeordnet sind, vorzugsweise mittig, zwischen zwei längeren Zonen (2) zum Zuführen von Sichtluft und Feingut.

3. Turbo-Fliehkraftsichter nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Durchmesser der Turbine in den Zonen zur Zu- und Abfuhr des Feingut-Sichtluft-Gemisches unterschiedlich groß sind.

4. Turbo-Fliehkraftsichter nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die ralativ kurzen Zonen zum Abführen des Feingut-Sichtluft-Gemisches als Ventilator (8) ausgebildet sind.

5. Turbo-Fliehkraftsichter nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen den Zonen zur Zu- und Abfuhr des Feingut-Sichtluft-Gemisches Dichtungen am Umfang der Turbine angebracht sind,

6. Turbo-Fliehkraftsichter nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Durchmesser-Längen-Verhältnis in den Zonen der Zufuhr des Feingut-Sichtluft-Gemisches ein Verhältnis von 1:1 und größer ist,

7. Turbo-Fliehkraftsichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
bei größeren Sichtereinheiten die Turbine zweiseitig angetrieben wird.

8. Turbo-Fliehkraftsichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Antrieb der Turbine regelbar ist.

9. Trubo-Fliehkraftsichter nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
in den Sichtzonen der Zu- und Ablauf von Aufgabe- und Grobgut in einem oder mehreren Schaufelsektoren so angeordnet sind, daß abwechselnd Aufgabegut der Turbine tangential zugeführt und Grobgut tangential von der Turbine weggeführt wird.

10. Turbo-Fliehkraftsichter nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zufuhr des Aufgabegutes pneumatisch erfolgt.

11. Turbo-Fliehkraftsichter nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Aufgabegut vor der Zufuhr vorher dispergiert wird.

12. Turbo-Fliehkraftsichter nach einem der Ansprüche 2 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
mehrere Zu- und Abführeinrichtungen der Turbinenlange verteilt sind, um diese gleichmäßig zu beaufschlagen.

13. Turbo-Fliehkraftsichter nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Radialgeschwindigkeit zum Abführen des Feingut-Sichtluft-Gemisches 3 bis 6 mal größer ist, als die Radialgeschwindigkeit zum Zuführen des Feingut-Sichtluft-Gemsiches.

Zeichnung