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Kombinierter Flügel-/Rotorsichter, insbesondere für Wälzmühlen Die
Erfindung betrifft die Ausbildung eines Sichters für Stoffgemenge mit einem Rotor,
insbesondere als Aufsatzgerät für WälzmUhlen, der am Außenumfang des Mantels Schleuderleisten
auSweist, die den Mantel am Auslaßende freitragend überragen, mit einem den Rotor
umgebenden Gehäuse, dem das StofRgemenge in einem Gasstrom zugeführt wird und aus
der das die feineren Teilchen enthaltende Gas oben durch eine Absaugleitung austritt.
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Mit sich vergrößernden Anforderungen an die Leistung von Wälzmühlen
haben sich auch deren Abmessungen erheblich vergrößert.
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Versuche und Ermittlungen haben ergeben, daß bei dem bekannten Sichter
durch die erforderliche Umlenkung des Gasstromes der Energieaufwand unverhältnismäßig
groß ist. Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, den Drall des Gasstromes,
der von dem die Nahlschüssel umgebenden Schaufelkranz erzeugt wird, fortzusetzen
und so zu verstärken, daß das Staub-Gat -Gemisch mit möglichst geringer Energie
besser auf Ro.torumRangßgeschwindigkeit beschleunigt werden kann. Durch eine Lösung
dieser Aufgabenstellung kann der Energieaufwand erheblich verringert werden, was
ganz besonders bei Wålzmühlen größerer Abmessungen in Erscheinung tritt.
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Die Erfindung besteht demgemäß darin, daß zwischen dem Sichtergehäuse
und dem Konus ein als Drallerzeuger bzw. Drallverstärker dienender Leitflügelkranz
angeordnet ist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung sind die Flügel durch einen
Handgriff über eine Schwenkachse, die in dem Sichtergehäuse und dem Konus gelagert
ist und nach außen aus der Gehäusewand herausragt, einstellbarr und arretierbar.
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Bei einer anderen Ausführungsform sind die Flügel fest zwischen dem
Sichtergehäuse und dem Konus entsprechend der Richtung der Schaufeln des die Mahlschüssel
umgebenden Schaufelkranzes eingeschweißt.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in Verbindung mit einer Wälzmühle
dargestellt.
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Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung einer Wälzmühle mit einem
aufgesetzten Sichter, der erfindungsgemäß ausgebildet ist; Fig. 2 zeigt eine räumliche
Darstellung des Leitflügelkranzes nach der Erfindung; Fig. 3 zeigt eine Teilansicht
einer Schaufel und deren Anordnung; Fig. 4 zeigt eine räumliche Darstellung mehrerer
Leitflügel, die entsprechend der Darstellung in Fig. 5 ausgebildet sind; Fig. 5
zeigt schematisch die Gasgeschwindigkeits-Vektoren zwischen zwei Leitflügeln
Fig. 6 bis 8 zeigen graphisch für verschiedene Leitflügelwinkel und -richtungen
die Gasgeschwindigkeits-Vektoren im Vergleich mit dem in horizontaler Richtung konstant
verlau-- renden Vektor der Rotorumfangsgeschwindigkeit.
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Fig. 1 zeigt eine Walzmuhle mit aufgesetzter Sichtervorrichtung gemäß
der Erfindung. Das Unterteil 1, das die Wälzmühle trägt, ist mit Auslässen 2 für
die groben, nicht verarbeitbaren Teilchen versehen. Im Inneren des Unterteils befindet
sich das Getriebe 3, das die von der Antriebswelle 14 abgegebene Kraft auf die Mahlschüssel
4 überträgt. Die Mahlarbeit zwischen der Mahlschüssel 4 und den Walzen 6 kommt dadurch
zustande, daß nur die Mahlschüssel 4 sich dreht, während die Walzen 6 stationär
und pendelnd gelagert sind. Diese Teile sind umgeben von der Gehäusewand 5ader Wälzmühle,
während das Sichtergehäuse mit 5b bezeichnet ist. Der Konus 7 ist stationär im Gehäuse
5b des Sichters befestigt und dient zur Lenkung des in der MUhle und im Sichter
aufwärts gerichteten Gasstroms sowie zur gezielten RückfUhrung des vom Sichter abgewiesenen
ttberkorns zwischen dem Leistenrotor und seiner Innenseite in die Mitte der MUhle
auf die Mahlschüssel 4. In Fig. 1 ist eine feste Halterung 22 zwischen Konus 7 und
Sichtergehäuse 5b dargestellt. Mit 23 ist eine Flanschverbindung zwischen 5a und
5b bezeichnet.
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Uber dem Konus 7 befinden sich die rotierenden Schleuderleisten 8.
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Zwischen der Gehäusewand 5b und dem Konus 7 ist ein Leitflügelkranz
mit den Flügeln 9 angeordnet. Die Flügel 9 sind zur Gehäusewand und zum Konus hin
soweit abgeschrägt bzw. abgerundet, damit sie sich beim Sahwenken in eine andere
Winkelposition bzw.beim Ü Andern ihrer Richtung der Krümmung des Gehäuses 5b und
des Konus 7 anpassen. In der Ausführung fest verschweißter Flügel 9 berühren deren
Außen- und Innenkanten zum Verschweißen die Gehäusewand 5b und die Konus-Außenwahd
7 auf voller Länge. Der durch diesen Leitflügelkranz erzielte Effekt wird später
unter Anziehung von Fig. 5 bis 8 näher erläutert werden.
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Die Darstellung in Fig. 3 und 4 zeigt die Anordnung der Flügel 19
auf der Achse 20, die an beiden Enden gelagertist, durch die Gehäusewand 5b-nach
außen ragt und dort mit einem Griff 21 und einer Arretiervorrichtung (z.3. Kontermutter)
zum Verstellen versehen ist.
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In Fig. 5 bedeutet: VUmf. = Rotorumfangsgeschwindigkeit VGas = Gasgeschwindigkeit
des Staub-Gas-Gemisches zwischen zwei Flügeln v Gas = Vertikalkomponente des Staub-Gas-Gemisches
verb. am Ieitflügelaustritt VGas horiz. = Horizontal-Geschwindigkeitskomponente
des Staub-Gas-Gemisches am Leitflügelaustritt # v = vUmf. - vGas horiz. = Differenzgeschwindigkeit
der Rotorumfangsgeschwindigkeitskomponente des Staub-Gas-Gemisches Fig. 5 zeigt
hierbei die entstehenden Geschwindigkeits-Vektoren bei einer bestimmten Schräglage
der Leitflügel und einer bestimmten Rotordrehrichtung, d. h. definierter Rotorumfangsgeschwindigkeit.
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Die Aufgabenstellung bei dem leitflügelkranz nach der Erfindung besteht
also darin, den Drall des Gasstromes, der von dem die Mahlschüssel umgebenden Schaufelkranz
herrührt, fortzusetzen und zu verstärken, damit das Staub-Gas-Gemisch, das dem Sichterrotor
angeboten wird, von diesem besser auf RotorumSangsgeschwindigkeit beschleunigt werden
kann; d. h. der Sichterrotor soll das vom Mühlengebläse angesaugte und in der Mühle
nach oben geförderte Staub-Gas-Gemisch so weit umlenken und auf seine Umfangsgeschwindigkeit
beschleunigen, daß es nur noch dem Feinkorn gelingt, zusammen mit dem Trägergas
in den Raum innerhalb der Rotorleisten umgelenkt zu werden. Grobe Körner werden
von den Leisten erfaßt und durch Fliehkraft nach außen abgeschleudert. Die am Rotor
aufzubringende Beschleunigungsarbeit für das Staub-Gas-Gemisch ist um so größer,
je größer der Winkel zwischen dem aufwärts gerichteten Strömungsvektor des Staub-Gas-Gemisches
und dem horizontal verlaufenden Vektor der RotorumSangsgeschwindigkeit ist. Angenommen,
das Staub-Gas-Gemisch würde senkrecht nach oben strömen,
dann mßte
die Strömung um 900 in die Tangentialbewegung des Rotors umgelenkt werden; mit anderen
Worten, das Staub-Gas-Gemisch wäre von einer Honrizontalgeschwindigkeit von t'o"
auf die Horizontalgeschwindigkeit zu bringen, die der Umfangsgeschwindigkeit an
den Rotorleisten entspricht. Gibt man dem Staub-Gas-Gemisch durch einen Leitflügelkranz
in der dargestellten Weise einen Vordrall in Richtung der Rotordrehung, dann besitzt
das Staub-Gas-Gemisch bereits eine von seiner Neigung abhängige horizontale Geschwindigkeitskomponente.
Die erforderliche Beschleunigung ist dann nur noch die Differenz zwischen der Rotorumfangsgeschwindigkeit
und der Horizontalkomponente der Staub-Gas-Strömung. Es ist leicht einzusehen, und
außerdem inzwischen dadurch Versuche belegt, daß die Umlenk- und Beschleunigungsenergie
am Rotor erheblich steigt, wenn die Staub-GasTStrömung im Leitflügelkranz einen
Drall erfährt, der der Rotordrehrichtung entgegengesetzt ist. In diesem Falle addieren
sich Rotorumfangsgeschwindigkeit und Horizontalkomponente des Staug-Gas-Gemisches.
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Mit dem Leitflügelkranz kann also die am Sichterrotor aufzubringende
Drehenergie erheblich reduziert werden. Die Größenentwicklung von Sichtern, die
als Luftstromsichter unmittelbar auf einer wälzmühle angeordnet sind und mit dieser
eine verfahrenstechnische Einheit bilden, ist inzwischen in Bereiche vorgestoßen,
die Antriebsleistungen von ca. 200 kW unter Berücksichtigung eines Leitflügelkranzes
erfordern.
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Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß bei einer Leitflügelstellung von 450
die Vertikalkomponente der Gasströmung gleich der Horizontalkomponente ist. Die
Differenz zwischen der RotorumSangsgeschwindigkeit und der Horizontalkomponente
der Gasströmung v v = VUmf. - VGas horiz.
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ist der Betrag, um den die Gassäule beschleunigt werden muß, um die
Umfangsgeschwindigkeit des Rotors anzunehmen.
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In Fig. 6 ist dargestellt, wie die Verhältnisse sich ändern, wenn
bei gleicher Rotorumfangsgeschwindigkeit kein Ieitflügelkranz eingesetzt wird. Die
Aufwärtsgeschwindigkeit des Gases, als Symbol mit VGas vert. bezeichnet, wird als
konstant vorausgesetzt.
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Es kann angenommen werden, daß der Drall des Gasstromes, den dieser
von dem Schaufelkranz, der die Mahlschüssel umgibt, erhält, weitgehend bis zum Erreichen
des Sichterrotors abgebaut wird. Am Schaufelkranz besitzt der Gasstrom gegenüber
der Horizontalen eine Aufwärtsrichtung von ca. )5°. Es kann aus diversen Messungen
angenommen werden, daß dieser Winkel sich auf etwa 750 vergrößert, bis der Gasstrom
die Sichtleisten erreicht hat, Im Geschwindigkeits-Dreieck muß dann mit dem Komplementärwinkel,
d. h. dem Winkel zwischen der Vertikalen und der Strömungsrichtung, also mit 150,
gerechnet werden. Die Fig. 6 zeigt für sonst vergleichbare Verhältnisse, d. h. wie
bereits erwähnt, VUmf. = const. und VGas vert. = const.
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die Vergrößerung von Av gegenüber der Fig. 7. Während die Horizontalkomponente
bei einem Strömungswinkel von 450 mit tan 450 = 1 = 100 ffi angesetzt werden kann,
reduziert sich die Horizontalkomponente bei einem Strömungswinkel von 150 gegenüber
der Vertikalen auf tan 150 = 0,27 = 27 %. Ohne Leitflügelkranz ist die aufzubringende
Beschleunigungsarbeit und damit die zu installierende Rotorantriebsleistung also
deutlich größer als mit Leitflügelkranz. Für die Maschine nach der Erfindung ergeben
sich also unter Ausnutzung eines Leitflügelkranzes im Laufe der Zeit eine erhebliche
Energieersparnis und geringere Kosten für ein kleineres Antriebsaggregat.
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Fig. 8 zeigt qualitativ, wie stark sich die Beschleunigungsarbeit
weiter erhöhen würde, wenn man, ohne Kenntnis der physikalischen Zusammenhänge,
den Drall des Gasstromes, wenn er den Schaufelkranz an der Mahlschüssel verläßt,
entgegengesetzt der Rotordrehrichtung lenken würde oder, umgekehrt, wenn der Rotor
entgegen dem Oasdrall im MUhlen- und Sichtergehäuse angetrieben werden müßte. In
diesem FaLle'beträgt dv = Vumf + VGas Gas horiz.
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Neben dem mechanischen Vorteil der Energieersparnis hat die Erfindung
noch den verfahrenstechnischen Vorteil gebracht, die Kornverteilungskurve des Mahlprodukts
zu verbessern, d. h. bei reduziertem Energieaufwand kann die gleiche oder sogar
eine verbesserte Produktfeinheit erzielt werden wie mit einem bekannten Sichter
ohne LeitflUgelkranz, dessen Rotor schneller laufen müßte.