Zentrifugalwindsichter Die Erfindung bezieht sich auf einen Zentrifugal- windsichter und bezweckt, diesen so auszubilden, dass eine scharfe Fraktionierungsgrenze für alle Typen von Materialien, die im Sichter behandelt werden sollen, unter gleichzeitiger Rücksichtnahme auf die beson deren Eigenschaften der Materialien und bei gleich zeitiger bestmöglicher Ausnutzung des Sichters ein gestellt werden kann.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Zentrifugal- windsichter mit einem stillstehenden Sichtraum, der von einem mit einem spiralförmigen Lufteinlass ver- sehenen Mantel umgeben ist und an seinem Umfang mit dem von dem Mantel begrenzten Raum kommuni ziert sowie einen zentralen Luftauslass aufweist, so dass ein durch den Einlass eingeführter und in dem vom Mantel begrenzten Raum in Rotation versetzter Luft strom in den Sichtraum an dessen Umfang einströmt und durch dessen zentralen Auslass abzieht,
wobei der Windsichter mit Anordnungen zum Einführen des zu sichtenden Gutes in Form eines gleichmässig verteil ten, ringförmigen Vorhangs in den Sichtraum versehen ist, wo das Gut vom Luftstrom in eine gröbere und eine feinere Fraktion aufgeteilt wird. Der oben genannte Zweck der Erfindung wird dadurch erreicht, dass sowohl die Kreisbogenlänge der am Mantel vor gesehenen Öffnung des Lufteinlasses als auch die Höhe des Sichtraumes einstellbar sind.
Gemäss einer besonders zweckmässigen Ausfüh rungsform der Erfindung ist im Sichtraum eine mit Schaufeln versehene rotierbare Scheibe vorgesehen, die in einer Ebene rotiert, welche im wesentlichen senkrecht zu dem ringförmigen Vorhang eingeführten Gutes liegt, wobei dem Gut eine tangentiale Geschwin digkeitskomponente erteilt wird, die im wesentlichen der tangentialen Geschwindigkeitskomponente des Luftstromes entspricht,
wenn die Kreisbogenlänge der am Mantel vorgesehenen Lufteinlassöffnung in einer Mittellage eingestellt ist. Hierdurch wird dem Gut von Anfang an eine tangentiale Geschwindigkeitskompo nente erteilt, die normalerweise in der Nähe der Ge schwindigkeitskomponente liegt, die ihm von dem Luftstrom erteilt werden soll, so dass die Arbeit, die der Luftstrom auszuführen braucht, um dem Gut die gewünschte tangentiale Geschwindigkeit zu erteilen, nur einer kleineren Beschleunigung oder gegebenen falls Verzögerung des Gutes entspricht. Hierdurch wird das Fraktionsvermögen des Apparates wesent lich verbessert.
Die Erfindung ist nachstehend an Hand zweier auf der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsformen näher beschrieben.
Auf der Zeichnung zeigt Fig. 1 die eine Aus führungsform im Vertikalschnitt und Fig. 2 in einem Horizontalschnitt nach der Linie 11-II in Fig. 1. Fig. 3 zeigt die zweite Ausführungsform im Vertikal schnitt.
Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Zentrifugalwind- sichter besteht aus einem im wesentlichen zylindri schen Mantel 1, der mit einem spiralförmigen Luft einlass 2 in einem Stück ausgebildet ist, und einem im Mantel 1 befestigten trichterförmigen Unterteil 3,
der einen Sammelraum für das abgeschiedene gröbere Gut bildet undeinen für dieses bestimmten Auslass 4 aufweist. Ein zentraler Luftauslass 5 ist im Zentrum der oberen Partie des Unterteiles 3 angebracht und steht über einen durch den Mantel 1 gehenden Kanal 6 mit einer zu einem Ventilator führenden Leitung 7 in Verbindung, die mit einer Klappe 8 zur Regelung der Grösse des Luftstromes versehen ist.
Am Umfang des Luftauslasses 5 ist ein schwach konisches Blech 9 befestigt, das den Sichtraum nach unten begrenzt. Nach oben wird dieser Raum von der Unterseite eines konischen Gutverteilers 10 und von einem konischen Flansch 11 in einem den Gutvertei- ler 10 umgebenden konischen Mantel 12 begrenzt. Der Mantel 12 ist seinerseits an einem Blechzylinder 13 befestigt, der sich durch eine zentrale Öffnung in einem den Windsichter nach oben abschliessenden Oberteil 14 hindurch erstreckt.
Der Gutverteiler 10 ist an einer Stange 15 befestigt, deren oberer Teil mit einem Gewinde versehen ist und eine Mutter 16 trägt, die auf einem Joch 17 ruht, das am Zylinder 13 be festigt ist. Durch Anziehen der Mutter 16 kann der Mantel 12 zum Anliegen an eine Anzahl am Umfang des Gutverteilers 10 befestigter Abstandsstücke 18 gebracht werden, die die Grösse des Spaltes zwischen dem Gutverteiler 10 und dem Mantel 12 bestimmen. Auf den oberen mit Gewinde versehenen Teil der Stange ist weiter ein Handrad 19 aufgeschraubt, das an einem am Oberteil 14 befestigten Joch 20 anliegt. Mit Hilfe dieses Handrades kann die ganze, aus dem Gutverteiler 10, dem Zylinder 13 und dem Mantel 12 gebildete Anordnung angehoben und gesenkt werden, wodurch sich die Höhe einstellen lässt.
In den Zylinder 13 ist um die Stange 15 ein Gut einlasstrichter 21 eingesetzt, der vertikal verschiebbar ist. An seinem Umkreis ist der Trichter 21 mit einer Anzahl Bolzen 22 versehen, die durch Schlitze 23 im Zylinder 13 herausragen und an denen Muttern 24 be festigt sind, mit deren Hilfe der Trichter 21 in der ge wünschten Lage fixiert werden kann.
Der Lufteinlass 2 kann ganz oder teilweise mit Hilfe eines Schiebers abgeschlossen werden, der von einem im wesentlichen halbkreisförmig gebogenen Blech 25 gebildet wird, der in Führungen 26 gleitet.
Das zu sichtende Gut wird in den Trichter 21 auf gegeben und gleitet danach an der konischen Ober fläche des Gutverteilers 10 in einer Menge herab, die von dem Spalt zwischen dem oberen Ende des Gut verteilers 10 und dem unteren Ende des Trichters 21 bestimmt wird. Dieser Spalt ist durch Einstellung der Lage des Trichters 21 in der obengenannten Weise re gelbar. Das Gut rutscht danach durch den Spalt zwi schen dem Gutverteiler 10 und dem Mantel 12 herab und gelangt in Form eines gleichmässig verteilten ring förmigen Vorhangs in den Sichtraum.
Luft strömt durch den Einlass 2 ein, und ihr wird eine rotierende Bewegung im Mantel 1 erteilt, wonach sie unter fort gesetzter Rotation in den Sichtraum einströmt und durch den zentralen Auslass 5 ausströmt, wobei das zu sichtende Gut durch die Luftrotation mitgenom men wird.
Das feinere Gut folgt dem Luftstrom nach dem Zentrum mit und kann aus dem durch die Aus lassleitung 6 abziehenden Luftstrom abgeschieden wer den, während das gröbere Gut von der Zentrifugal kraft nach aussen gegen den Umfang des Sichtraumes geschleudert wird, wo es in den Unterteil 3 des Sich- ters herabrutscht und durch die öffnung 4 entnom men wird.
Die tangentiale Geschwindigkeitskom ponente der Luft im Sichtraum wird durch eine grö ssere oder geringere Drosselung des Lufteinlasses mit Hilfe des Schiebers 25 eingestellt, während ihre ra diale Geschwindigkeitskomponente von der Höhe des Sichtraumes bestimmt wird, die in der oben angege- benen Weise einstellbar ist.
Durch diese kombinierte Einstellungsmöglichkeit kann eine sehr scharfe Frak- tionierungsgrenze innerhalb weiter Korngrössengren- zen eingestellt werden, und gleichzeitig lässt sich so wohl die radiale als auch die tangentiale Geschwin digkeitskomponente innerhalb weiter Intervalle vari ieren, wodurch es möglich ist, die Verhältnisse im Sichtraum dem Charakter des behandelten Gutes anzupassen und den Sichte-r in so effektiver Weise wie möglich für das jeweilige Gut auszunutzen.
Dies er gibt sich klar aus der nachstehenden Überlegung.
Ein Partikel, das sich im Sichtraum befindet, wird von zwei entgegengesetzt gerichteten Kräften beein flusst. Die eine Kraft ist radial nach aussen gerichtet, und ihre Grösse hängt von der tangentialen Geschwin digkeit des Gases, dem Rotationsradius sowie dem Durchmesser und dem spezifischen Gewicht des Par tikels ab.
Die andere Kraft ist radial nach innen ge richtet und entsteht als Folge der Reibung des Gases an der Partikeloberfläche. Diese Reibung ist ihrer Grösse nach von der radialen Strömungsgeschwindig- keit des Gases, dem Durchmesser des Partikels, dem spezifischen Gewicht des Gases und einem Strömungs- Widerstandskoeffizienten abhängig, der seinerseits eine Funktion der Reynoldsschen Zahl und der kine matischen Viskosität des Gases ist.
Für die beiden Kräfte erhält man folgende Ausdrücke:
EMI0002.0048
In diesen beiden Ausdrücken ist: C = die radial nach aussen gerichtete Kraft, D = der Durchmesser des Partikels, yP = das spezifische Gewicht des Partikels, Vt = die tangentiale Gasgeschwindigkeit, R = der jeweilige Radius, F, = die radial nach innen gerichtete Kraft, y1 = das spezifische Gewicht der Luft, V, = die radiale Gasgeschwindigkeit, c1 = ein Strömungs-Widerstandskoeffizient eines Partikels, g = die Schwerkraftskonstante.
Für eine gegebene Gasmenge ist V, eine Funktion der Kreisbogenlänge der am Mantel vorgesehenen öff- nung des Lufteinlasses und V, eine Funktion der Höhe des Sichtraumes.
Wird C = Ft gesetzt, so kann, wenn die übrigen Werte der Variablen bekannt sind, D bestimmt wer den. Ein Partikel mit diesem Durchmesser befindet sich im Gleichgewicht, während grössere Partikel nach aussen geschleudert werden und kleinere Partikel dem Gasstrom nach innen mitfolgen. Der Durchmesser D bedeutet also die Fraktionierungsgrenze bei den herr schenden Verhältnissen.
Beim Studium der Gleichungen sieht man ohne weiteres ein, dass für ein gewisses im Gleichgewicht befindliches Partikel (eine gewisse Fraktionierungs- grenze) ein beliebiger Wert für V, oder V, gewählt werden und V, bzw. Vt berechnet werden kann.
Wenn eine gewisse Sichtraumhöhe gewählt worden ist, kann also eine dieser Höhe entsprechende Kreisbogenlänge der Einlassöffnung im Mantel leicht berechnet und eingestellt werden, und wenn auf der anderen Seite eine gewisse Öffnung gewählt worden ist, kann eine entsprechende Sichtraumhöhe leicht berechnet und eingestellt werden.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass, wenn die Höhe des Sichtraumes unveränderlich ist, man eine gewisse gewünschte Fraktionierungsgrenze nur bei einem bestimmten Wert der tangentialen Luft geschwindigkeit erhalten kann.
Wenn auf der anderen Seite die Kreisbogenlänge der Lufteinlassöffnung un veränderlich ist, kann man eine gewünschte Fraktio- nierungsgrenze nur bei einer bestimmten radialen Luftgeschwindigkeiterhalten (Sichtraumhöhe). In die sen beiden Fällen ist man also an einen bestimmten Wert sowohl der tangentialen als auch der radialen Luftgeschwindigkeit gebunden, um eine gewisse ge wünschte Fraktionierungsgrenze zu erhalten.
Wenn dagegen sowohl die Lufteinlassöffnung im Mantel als auch die Höhe des Sichtraumes variiert werden kön nen, ist es möglich, die gewünschte Fraktionierungs- grenze in weiteren Gebieten, sowohl für die radiale als auch für die tangentiale Luftgeschwindigkeit zu erhalten, vorausgesetzt, dass diese beiden Variabeln in LTbereinstimmung mit den oben angeführten Gleichun gen einander angepasst sind.
Dies bedeutet, dass man entweder die radiale Luftgeschwindigkeit oder die tan- gentiale Luftgeschwindigkeit in solcher Weise frei wählen kann, dass sie sich für das zu behandelnde Ma terial eignet, und dass man danach die tangentiale bzw. die radiale Geschwindigkeit so einstellen kann, dass man die gewünschte Fraktionierungsgrenze erhält.
Bei spielsweise kann es für gewisse Materialien zweck mässig sein, das Material einem intensiven zentrifu- galen Feld auszusetzen. In solchen Fällen kann man eine hohe tangentiale Luftgeschwindigkeit wählen und danach eine dieser und der gewünschten Fraktionie- rungsgrenze entsprechende hohe radiale Luftgeschwin digkeit einstellen.
Weiter kann es für gewisse Materia lien wünschenswert sein, beispielsweise mit einer gro ssen Sichtraumhöhe zu arbeiten, wenn man voluminö ses Gut hat, das fraktioniert werden soll. In einem solchen Fall kann die Fraktionierungsgrenze durch Einstellung einer entsprechenden Länge der Luftein- lassöffnung im Mantel eingestellt werden.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, dass die be schriebene Kombination eine scharfe Einstellung einer gewünschten Fraktionierungsgrenze unter gleichzeiti ger Rücksichtnahme auf den Charakter des behan delten Gutes ermöglicht, und zwar in einer Weise, wie es nicht möglich ist, wenn nur die tangentiale oder nur die radiale Luftgeschwindigkeit variiert werden kann. Weiter ist es möglich, für jedes Material die Verhält- nisse so zu gestalten, dass der Apparat so effektiv wie möglich für dieses Material dadurch ausgenützt wird, dass höchstmögliche Luftgeschwindigkeiten gewählt werden, die das Material aushalten kann.
Die Ausführungsform nach Fig. 3 stimmt im we sentlichen mit der oben beschriebenen Ausführungs form nach Fig. 1 und 2 überein, und die Teile, die gleich sind, haben die gleichen Bezugszeichen erhalten und brauchen daher nicht erneut beschrieben zu wer den.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist die den Sichtraum begrenzende Wand 9' eben anstatt konisch, und ebenso ist der Flansch 11' am Mantel 12 eben. Weiter ist im Gutverteiler 10 ein Elektromotor 27 eingebaut, der von einem im Gutverteiler angeord neten Stativ 28 getragen wird. Auf der Motorwelle 29 ist eine mit Schaufeln 31 versehene Scheibe 30 be festigt.
Dem zwischen dem Gutverteiler 10 und dem Mantel 12 herabrutschenden Gut wird von den Schau feln. 31 eine tangentiale Geschwindigkeitskomponente erteilt, die der tangentialen Geschwindigkeitskompo nente der Luft entspricht, wenn der Schieber 25 in einer Mittellage eingestellt ist. Hierdurch wird, wie oben angeführt, das Fraktionierungsvermögen verbes sert. Der Gutverteiler 10 ist mit dem Mantel 12 durch Abstandsstücke 18' fest verbunden, die rohr- förmig sind.
Durch sie wird von den Schaufeln Luft zur Kühlung des Motors 27 eingesaugt. Im übrigen stimmt die Funktion der Ausführungsform nach Fig. 3 vollständig mit der oben beschriebenen Funktion der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 überein.