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(11) | EP 2 251 099 B2 |
| (12) | NEUE EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
| Nach dem Einspruchsverfahren |
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| (54) |
Vorrichtung zum Trennen von Aufgabegut in Feingut und Grobgut Device for separating a material into coarse and fine material Dispositif de séparation d'un matériau en produits fins et produits grossiers |
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[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen von Aufgabegut in Feingut und Grobgut gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
[0002] Gattungsgemäße Vorrichtungen sind bekannt (siehe beispielsweise DE-A-1 607 631) und werden häufig als nachgeschaltete Sichtstufe zum Ausscheiden von Grobgut aus einem Gas-Feststoff-Strom eines vorgeschalteten Prozesses eingesetzt. Der vorgeschaltete Prozess kann beispielsweise mittels einer Mühle, eines Zyklonabscheiders oder eines statischen oder dynamischen Sichters ausgeführt werden.
[0003] So sind beispielsweise Anlagen bekannt, bei denen das Aufgabegut einer ersten Sichtstufe in Form eines Korbsichters zugeführt wird, wo zunächst das Feingut aus dem Aufgabegut abgezogen wird. Partikel, die vom Sichtrad aufgrund ihrer Größe oder ihres Gewichts abgewiesen werden, fließen an der Innenwandung eines den unteren Gehäuseteil bildenden Konus entlang, der in die zylindrische Sichtzone einer zweiten Sichtstufe mündet. Die zylindrische Sichtzone ist von einem Ringkanal konzentrisch umgeben, der über einen radial einmündenden Lufteinlass mit Sichtluft beschickt wird. Durch Öffnungen in der Wand zwischen zylindrischer Sichtzone und Ringkanal tritt die Sichtluft in die Sichtzone, wo sie auf die vom Innenkonus kommende Gutströmung trifft. Auf diese Weise wird das Aufgabegut einer zweiten Sichtung unterzogen, wobei das Feingut von der Sichtluft nach oben zum Korbsichter zurückgeführt wird, während das Grobgut schwerkraftbedingt die Sichtzone nach unten verlässt, wo es gesammelt und von Zeit zu Zeit abgezogen wird. Dabei hat sich jedoch herausgestellt, dass die Trennschärfe der zweiten Sichtstufe nicht zufriedenstellend ist, das heißt, dass die Korngrößenverteilung des Feinguts bzw. des Grobguts noch zu viele Anteile der jeweils anderen Fraktion aufweist.
[0004] Vor diesem Hintergrund liegt die Aufgabe der Erfindung darin, bekannte Sichter im Hinblick auf die möglichst exakte Einhaltung einer vorgegebenen Trenngrenze weiter zu entwickeln.
[0007] Eine unsaubere Trennschärfe ist darauf zurückzuführen, dass die Sichtluft nicht über den gesamten Verlauf der Sichtzone mit einer einheitlichen Geschwindigkeit in die Sichtzone eintritt. Da der Sichteffekt im wesentlichen auf der von der Sichtluft auf die Gutpartikel ausgeübten Schleppkraft beruht und die Schleppkraft wiederum hauptsächlich von der Strömungsgeschwindigkeit der Sichtluft abhängt, werden in Bereichen mit hoher Strömungsgeschwindigkeit größere Gutpartikel als Feingut mitgerissen, während in Bereichen mit kleinerer Strömungsgeschwindigkeit derartige Partikel bereits als Grobgut ausgesondert werden. Die Trenngrenze wandert daher in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit, was zu einer verschwommenen Trennschärfe führt.
[0008] Auf diese Erkenntnisse aufbauend wurde eine Vorrichtung konstruiert, bei der die Sichtluft über den gesamten Umfang der Sichtzone mit einheitlicher Strömungsgeschwindigkeit in die Sichtzone eintritt, mit der Folge, dass eine vorgewählte Trenngrenze exakt und dauerhaft eingehalten wird.
[0009] Dabei geht die Erfindung davon aus, dass im Idealfall der Quotient aus dem zeitabhängigen Volumenstrom der Sichtluft und der Fläche des Durchströmquerschnitts des Verteilerkanals über die gesamte Länge des Verteilerkanals möglichst konstant bleiben sollte, um eine einheitliche Strömungsgeschwindigkeit im Verteilerkanal und damit beim Eintritt in die Sichtzone zu erhalten. Da das Volumen der Sichtluftströmung in Durchströmrichtung des Verteilerkanals in dem Maße abnimmt, wie Sichtluft in die Sichtzone eintritt, kann dem beim Stand der Technik zu beobachtenden Geschwindigkeitsverlust dadurch entgegen gewirkt werden, dass der Verteilerkanal im Querschnitt zunehmend kleiner wird. Im Idealfall werden erfindungsgemäß die Geschwindigkeitsverluste durch entsprechende Reduzierung des Strömungsquerschnitts im Verteilerkanal exakt ausgeglichen, das heißt, die Sichtluft strömt zu Beginn des Verteilerkanals mit der gleichen Geschwindigkeit in die Sichtzone wie am Ende des Verteilerkanals oder irgendwo dazwischen. Damit werden einheitliche Ausgangsparameter für den Sichtvorgang über die gesamte Sichtzone geschaffen mit dem Effekt einer gleichbleibend hohen Trennschärfe.
[0010] Die Reduzierung des Durchströmquerschnitts des Verteilerkanals wird bevorzugt durch Verringerung dessen radialer Erstreckung erreicht, wobei der Verteilerkanal in seiner Höhe belassen werden kann und sich damit der konstruktive Aufwand nicht wesentlich erhöht. Die Reduzierung des Durchströmquerschnitts kann dabei in mehreren Stufen erfolgen, die sich jeweils über einen Umfangsabschnitt des Verteilerkanals erstrecken. Bevorzugt ist jedoch ein stetiger Verlauf der äußeren Umfangswand des Verteilerkanals, beispielsweise indem sich die äußere Umfangswand spiralförmig der gegenüberliegenden, die Sichtzone begrenzenden, kreiszylindrischen Wand annähert.
[0011] Während bei einfachen Ausführungsformen der Erfindung die zylindrische Wand zwischen Sichtzone und Verteilerkanal lediglich Durchtrittsöffnungen in einer ansonst geschlossenen Fläche aufweist, wird die Trennwand gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform von einer Vielzahl von Luftleitschaufeln gebildet, die entlang des Umfangs der Sichtzone angeordnet sind. Infolge eines dabei eingehaltenen tangentialen Abstands zweier benachbarter Luftleitschaufeln entstehen axiale Durchtrittsspalte für die Sichtluft.
[0012] In Weiterbildung dieser Ausführungsform können die plattenartigen Luftleitschaufeln mit ihrem in Durchströmrichtung hinteren Ende tangential an den kreiszylindrischen Umfang der Sichterzone anschließen, während ihr vorderes Ende in den Verteilerkanal hineinragt. Auf diese Weise bilden die vorderen Enden der Luftleitschaufeln eine Art Trichter, der die Sichtluftströmung einfängt und auf die Durchtrittsöffnung konzentriert.
[0013] Unterstützt wird dieser Effekt, wenn die schmalen, die Durchtrittsöffnungen begrenzenden Stirnseiten der Luftleitschaufeln schräg verlaufen, wobei die scharfe axiale Kante am vorderen Ende der Luftleitschaufeln dem Verteilerkanal zugewandt ist und die scharfe Kante am hinteren Ende der Luftleitschaufeln der Sichtzone zugewandt ist. Durch die schrägen Stirnseiten wird die Trichterwirkung weiter verbessert und darüber hinaus wird im tangentialen Überlappungsbereich zweier benachbarter Leitschaufeln ein Einströmkanal für die Sichtluft gebildet, der eine tangentiale Ausrichtung der Sichtluftströmung beim Eintritt in die Sichtzone ermöglicht und dort eine schraubenlinienförmig nach oben gerichtete Luftströmung bewirkt. So wird eine ausreichende Sichtung auch in den Bereichen zwischen den Durchtrittsöffnungen sichergestellt.
[0014] Eine erfindungsgemäßer Vorrichtungen ergibt sich in Kombination als zweite Sichtstufe nach einem statischen oder dynamischen Sichter, wie zum Beispiel einem Korbsichter, bei dem der Feingutabzug axial oberhalb der zylindrischen Sichtzone angeordnet ist, so dass das aus der Sichtzone kommende Feingut dem Feingutabzug zuführbar ist.
[0015] Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
- Fig. 1
- einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung entlang der in Fig. 2 dargestellten Linie I-I und
- Fig. 2
- einen Querschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung entlang der dortigen Linie II-II.
[0016] Die Fig. 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in den wesentlichen Schnitten, wobei die Vorrichtung 1 im vorliegenden Ausführungsbeispiel in einen zweistufigen Sichtungsprozess integriert ist. Die erste Sichtungsstufe wird von einem Korbsichter gebildet, von dem lediglich der Gehäuseunterteil 2 mit einem zylindrischen Abschnitt 3 und einem Innenkonus 4 dargestellt ist. Ferner sieht man das untere Ende eines Feingutabzugs 5. An der Wandung des Innenkonus 4 fließt das vom Sichtrad abgewiesene Aufgabegut 6, das noch Feingutanteile und Grobgutanteile enthält, nach unten in Richtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, wo in einer zweiten Stufe eine Nachsichtung erfolgt.
[0017] Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 besitzt ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 7, das sich koaxial entlang der Achse 8 erstreckt und nach oben an den Innenkonus 4 des Korbsichters anschließt. In das Gehäuse 7 ist ein im Querschnitt rechteckförmiger und in einer Radialebene zur Achse 8 verlaufender Verteilerkanal 9 integriert, der sich zusammensetzt aus einer Bodenringscheibe 10, einer dazu in axialem Abstand planparallel gegenüberliegenden Deckringscheibe 11 sowie einer die beiden Ringscheiben 10 und 11 jeweils verbindenden Innenwand 12 und Außenwand 13.
[0018] Wie vor allem aus Fig. 2 ersichtlich, mündet tangential in den Verteilerkanal 9 ein Einlassstutzen 14 zur Zufuhr der Sichtluft. Die Pfeile 15 versinnbildlichen die Sichtluftströmung innerhalb des Verteilerkanals 9. Die Außenwand 13 des Verteilerkanals 9 weist bezüglich der Achse 8 einen spiralförmigen Verlauf auf, das heißt ihr Abstand zur Achse 8 verringert sich in Durchströmrichtung 15. Die Innenwand 12 hingegen umgibt die Achse 8 konzentrisch, was zusammen zu einer Verringerung der radialen Erstreckung des Verteilerkanals 9 führt und bei gleichbleibender axialer Höhe eine stetige Verkleinerung des Durchströmquerschnitts in Durchströmrichtung 15 bewirkt.
[0019] Die Innenwand 12 ist in aufgelöster Bauweise hergestellt, das heißt sie setzt sich aus einer Vielzahl einzelner Luftleitschaufeln 16 zusammen, die in tangentialem Abstand zueinander angeordnet sind. Die Luftleitschaufeln 16 bestehen aus ebenen plattenförmigen Elementen, deren sich gegenüberliegende, axial verlaufende Stirnseiten abgeschrägt sind und auf diese Weise scharfe Kanten 17 und 18 bilden. Die auf diese Weise gebildeten Schrägen einer Luftleitschaufel 16 können planparallel verlaufen. Die Luftleitschaufeln 16 sind in tangentialer Ausrichtung zur Achse 8 mit ihrem unteren Rand an der Bodenringscheibe 10 und mit ihrem oberen Rand an der Deckringscheibe 11 des Zuführkanals 9 befestigt. Dabei erstrecken sich die in Durchströmrichtung 15 vorderen Kanten 17 in den Verteilerkanal 9 hinein, während die hinteren Kanten 18 den geringsten Abstand zur Achse 8 aufweisen und dort tangential an einen gemeinsamen Umfangskreis 31 anschließen. Die in Durchströmrichtung 15 letzte Luftleitschaufel 16' ist länger ausgebildet und schließt mit ihrem in Durchströmrichtung 15 vorderen Ende dicht an die Außenwand 13 des Verteilerkanals 9, so dass dieser dort endet und eine Kreislaufströmung der Sichtluft 15 verhindert wird.
[0020] Diese Anordnung führt dazu, dass die der Achse 8 abgewandte Außenseite 19 einer in Durchströmrichtung 15 ersten Luftleitschaufel 16 mit der Schräge im Bereich der vorderen scharfen Kante 17 der nachfolgenden Luftleitschaufel 16 einen trichterförmigen Spalt 20 einschließt, der in Durchströmrichtung 15 in einen von der Schräge im Bereich der hinteren scharfen Kante 18 der ersten Luftleitschaufel 16 und der der Achse 8 zugewandten Innenseite 22 der nachfolgenden Luftleitschaufel 16 gebildeten kanalförmigen Spalt 21 mit gleichbleibenden Spaltquerschnitt übergeht und eine tangentiale Ausrichtung der Sichtluftströmung 15' in diesem Bereich bewirkt.
[0021] Die sich entlang des Umfangskreises 31 der hinteren scharfen Kanten 18 erstreckenden lichten Abstände zwischen den Leitschaufeln 16 bilden Durchtrittsöffnungen 23 vom Inneren des Verteilerkanals 9 zu einer von der Innenwand 12 umschlossenen zylindrischen Sichtzone 24. Die Sichtluft 15' tritt durch die Öffnungen 23 tangential in die Sichtzone 24 ein und streicht mit einer axialen nach oben gerichteten Komponente schraubenlinienförmig über den gesamten Innenumfang der Sichtzone 24 und trifft dabei auf die vom Innenkonus 4 axial nach unten gerichtete Strömung des Aufgabeguts 6, das als Gutschleier ebenfalls gleichmäßig über den gesamten Umfang der Sichtzone 24 verteilt ist.
[0022] Unterhalb der Sichtzone 24 setzt sich das Gehäuse 7 in einem zylindrischen Grobgutauslauf 26 fort, der in einen Sammelkonus 27 übergeht und dessen unteres Ende von einer Austragschleuse 28 verschlossen ist.
[0023] Die Funktion einer erfindungsgemäßen Vorrichtung stellt sich wie folgt dar. Das Aufgabegut wird in einer ersten Sichtstufe beispielsweise an einem Sichtrad eines Korbsichters gesichtet und ein erster Anteil an Feingut abgezogen. Das am Sichtrad abgewiesene Aufgabegut 6 wird durch den Aufprall am Sichtrad und infolge turbulenzbedingter Kollisionen der Gutpartikel untereinander weiter aufgeschlossen, so dass sich im Aufgabegut 6 nach wie vor Feingut und Grobgut befinden, das zur Steigerung des Effizienz des Sichtprozesses einer Nachsichtung unterzogen wird. Zu diesem Zweck fließt das in der ersten Sichtstufe entstehende Aufgabegut 6 entlang des Innenkonus 4 axial nach unten in den Bereich der Sichtzone 24 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1.
[0024] Die im vorliegenden Beispiel als Grobgutsichter eingesetzte Vorrichtung 1 wird mittels eines nicht dargestellten Gebläses mit Sichtluft 15 beschickt, die über den Einlassstutzen 14 in den Verteilerkanal 9 gelangt. Ein Teil der Sichtluft 15 wird von den Luftleitschaufeln 16 jeweils abgezweigt und durch die Öffnungen 23 mit zur Achse 8 tangentialer Ausrichtung durch die Öffnungen 23 in die Sichtzone 24 geleitet (Pfeil 15'). An jeder Durchtrittsöffnung 23 kommt es durch die Abspaltung des Sichtluftteilstromes 15' zu einer Volumenverringerung des Sichtluftstroms 15 im Verteilerkanal 9. Gleichzeitig nimmt der Strömungsquerschnitt in Durchströmrichtung 15 durch den spiralförmigen Verlauf der Außenwand 13 ab, wodurch ansonsten auftretende Geschwindigkeitsverluste der Sichtluftströmung 15 ausgeglichen werden. Die Geschwindigkeit der Sichtluft 15 im Verteilerkanal 9 ist somit über den gesamten Umfang des Verteilerkanals 9 konstant und damit auch die Eintrittsgeschwindigkeit der Sichtluft 15' in die Sichtzone 24.
[0025] Im Bereich der Sichtzone 24 trifft das Aufgabegut 6 somit auf eine gleichmäßige Sichtluftströmung 15', die mit einer vertikalen Komponente schraubenlinienförmig nach oben strömt und dabei mit einer einheitlicher Schleppkraft das durch die Pfeile 29 versinnbildlichte Feingut aus dem Aufgabegut 6 löst und zum Feingutabzug 5 fördert bzw. erneut dem Korbsichter zuführt. Beim im Aufgabegut 6 enthaltenen Grobgut 30 hingegen überwiegt die Schwerkraft gegenüber der Schleppkraft des Sichtluftstroms 15', so dass das Grobgut 30 in Richtung des Grobgutaustrags 26 absinkt und im weiteren im Sammelkonus 27 zwischengespeichert wird, bevor es über die Austragschleuse 28 der Vorrichtung 1 entnommen wird.
- mit einer entlang einer Achse (8) angeordneten zylindrischen Sichtzone (24),
- mit einem Verteilerkanal (9) zur Zufuhr von Sichtluft (15), der sich über den Umfang der zylindrischen Sichtzone (24) erstreckt und dessen Strömungsquerschnitt in Durchströmrichtung (15) abnimmt,
- wobei Sichtzone (24) und Verteilerkanal (9) durch eine Wand (12) voneinander getrennt sind, die für den Eintritt der Sichtluft (15) in die Sichtzone (24) Durchtrittsöffnungen (23) besitzt,
- mit einem Guteinlauf, der zur Beschickung der Vorrichtung mit Aufgabegut (6) axial an die zylindrische Sichtzone (24) anschließt, und
- mit einem Grobgutaustrag (26) und mit einem Feingutabzug (5) zum getrennten Abzug des Grobguts (30) und Feinguts (29) aus der Vorrichtung,
- wobei der Guteinlauf vom Gehäuseunterteil (2) eines vorgeschalteten statischen oder dynamischen Sichters gebildet ist und der Feingutabzug (5) axial oberhalb der zylindrischen Sichtzone (24) angeordnet ist, so dass das aus der Sichtzone (24) kommende Feingut (29) dem Feingutabzug (5) zuführbar ist, und
wobei die Wand (12) von einer Anzahl Luftleitschaufeln (16) gebildet ist, die die Sichtzone (24) kranzförmig umgeben und zur Bildung der Durchtrittsöffnungen (23) im Abstand zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass- mindestens eine axial verlaufende Stirnseite der Leitschaufeln (16) unter Bildung einer scharfen Kante (17, 18) eine Schräge aufweist, wobei
- die Schräge einer in Durchströmrichtung ersten Leitschaufel (16) mit der Innenseite einer nachfolgenden Leitschaufel (16) einen kanalförmigen Spalt (21) bildet und
- eine in Durchströmrichtung erste Leitschaufel (16) mit ihrer Außenseite mit der Schräge einer nachfolgenden Leitschaufel (16) einen trichterförmigen Spalt (20) bildet.
- with a cylindrical classifying zone (24) arranged along an axis (8),
- with a distribution channel (9) for the supply of classifying air (15), extending around the circumference of the cylindrical classifying zone (24) and the flow cross-section thereof decreasing in flow direction,
- the classifying zone (24) and the distribution channel (9) being separated from each other by a wall (12) having passage openings (23) allowing for the inlet of the classifying air (15) into the classifying zone (24)
- with a feedstock chute adjacent axially to the cylindrical classifying zone (24) for the feeding of the feedstock (6) into the device and
- with a coarse particles outlet (26) and with a fine particles aspiration (5) for the separated evacuation of coarse particles (3) and fines particles (29) out of the device,
- whereby the feedstock chute is formed by the housing lower part (2) of an upstream static or dynamic sifter and the fine particles aspiration is arranged above of the cylindrical classifying zone (24) so that the fine particles(29) leaving the classifying zone (24) can be led to the fine particles aspiration (5), and whereby the wall (12) is formed by a number of air guiding vanes (16) encircling the classifying zone (24) and arranged spaced to each other in order to form the passage openings (23),
characterized in that- at least one axially oriented end face of the guiding vanes (16) shows a slanted surface thus forming a sharp edge (17,18), whereby
- in flow direction, the slanted surface of a first guiding vane (16) forms a channel-shaped gap (21) with the inner side of a following guiding vane (16) and
- in flow direction, a first guiding vane (16) forms with its outer side and the slanted surface of a following guiding vane (16) a funnel-shaped gap (20).
- avec une zone de classification cylindrique (24) s'étendant le long d'un axe (8),
- avec un canal de répartition (9) pour l'amenée d'air de classification (15) qui s'étend sur le pourtour de la zone de classification cylindrique (24) et dont la section de flux décroît dans la direction de flux (15),
- la zone de classification (24) et le canal de répartition (9) étant séparés l'un de l'autre par une paroi (12) possédant des orifices de passage (23) permettant l'entrée de l'air de classification (15) dans la zone de classification (24),
- avec une trémie à matériau axialement adjacent à la zone de classification cylindrique (24) pour l'alimentation du matériau d'alimentation (6) dans le dispositif et
- avec une sortie de particules grossières (26) et une aspiration des particules fines (5) permettant l'évacuation séparée des particules grossières (30) et des particules fines (29) hors du dispositif, la trémie à matériau etant formée par la partie inférieure du carter (2) d'un classificateur statique ou dynamique situé en amont et en ce que l'aspiration des particules fines (5) est située axialement au dessus de la zone de classification cylindrique (24) de telle sorte que les particules fines (29) venant de la zone de classification (24) peuvent être amenées à l'aspiration des particules fines (5) et la paroi (12) est formée d'un nombre de pales de guidage d'air (16) qui encerclent la zone de classification (24) et qui sont espacées entre elles pour former les orifices de passage (23), caractérisé en ce
- qu'au moins une des faces frontales des pales de guidage (16) à orientation axiale présente une surface inclinée formant un rebord aigu (17, 18),
- et en direction de flux, la surface inclinée d'une première pale de guidage (16) forme, avec la face intérieure d'une pale de guidage (16) suivante, une fente en forme de canal (21) et
- qu'en direction de flux, la face extérieure d'une première pale de guidage (16) forme avec la surface inclinée de la pale de guidage (16) suivante une fente en forme d'entonnoir (20).
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