DE4025458C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Spiralwindsichten in Sichtern mit beschaufelten Rotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß des Oberbe­ griffs des Anspruchs 1 und auf eine Vorrichtung zur Durchfüh­ rung des Verfahrens gemäß des Oberbegriffs des Anspruchs 3.

Bei der Klassierung von dispersen Feststoffen bei Trenngrenzen unterhalb von etwa 10 µm bis 20 µm werden heute bevorzugt Spiralwindsichter eingesetzt, bei denen im Gegensatz zu frühe­ ren Konstruktionen die Klassierung in eine feine (Feingut) und eine grobe Fraktion (Grobgut) in einem beschaufelten Rotor erfolgt, der von außen nach innen durchströmt wird. Die Rotor­ schaufeln sind am äußeren Umfang einer geschlossenen Rotor­ scheibe angebracht (z. B. Ullmanns Encyklopädie der Technischen Chemie, 4. Aufl., Bd. 2, Weinheim/Bergstr., Verlag Chemie, 1972, S. 63ff). Die der geschlossenen Rotorscheibe gegenüber­ liegende mittig mit einer zentralen Öffnung versehene ringför­ mige Rotorscheibe für den Austritt des im Sichtluftstroms dispergierten Feinguts (Feingut-Aerodispersion) ist mit den Schaufeln fest verbunden. Die am Außenumfang angeordneten Schaufeln sind meist unprofilierte rechteckige Bleche, die entweder in radialer Richtung oder unter einem Winkel zum Radius angeordnet sind. Bei sehr einfachen Ausführungen können die Schaufeln auch zylindrische Stäbe sein. Die axiale Höhe der Schaufeln ist im allgemeinen, insbes. bei schnellaufenden Rotoren, im Verhältnis zum Rotordurchmesser klein. Das Verhält­ nis von Höhe zu Durchmesser beträgt etwa 1/3 bis 1/10. Bei langsam laufenden Rotoren kann das Verhältnis von Höhe zu Durchmesser auf 1 bis 2 ansteigen. Höhere Rotoren werden vor allem für höhere Massendurchsätze benötigt.

Bei allen bisher bekannten Rotorkonstruktionen ist die Breite der Schaufeln in radialer Richtung klein im Verhältnis zum Rotorradius. Dieses Verhältnis variiert ähnlich wie das Ver­ hältnis von Höhe zu Durchmesser bei schnellaufenden Rotoren.

Bei den bekannten Ausgestaltungen von Spiralwindsichtverfahren und -vorrichtungen wird mit abnehmender Trenngrenze bei gleicher Trennschärfe eine starke Zunahme des Druckverlustes bei Durchströmung des Sichtrotors festgestellt, der, wie bei Zyklonenabscheidern bekannt, ein Mehrfaches des Druckverlustes der eigentlichen Abscheidezone beträgt. Darüberhinaus nimmt die raumbezogene Abscheideleistung zu kleineren Trenngrenzen hin merklich ab. Auch die oben genannte bekannte Maßnahme der Vergrößerung der Schaufelhöhe führt bei konstant gehaltener guter Trennschärfe nicht zur erhofften Durchsatzvergrößerung.

Aus der DE-OS 38 38 871 ist es bei einem Spiralwindsichter bekannt, das Tauchrohr zur Absaugung der feingutbeladenen Sichtluft diffusorartig auszubilden. Da dieses Tauchrohr bestimmungsgemäß mitrotiert, kann der Drall der feingutbeladenen Sichtluft nur teilweise abgebaut werden. Darüberhinaus wird in erheblichem inneren radialen Abstand von den Schaufeln die axiale Absaugung der Sichtluft vorgenommen, also insoweit wegen der Ausbildung eines Potentialwirbels mit erhöhtem Drall, um den Verschleiß des Tauchrohres durch die von der Strömung mitge­ schleppten Teilchen zu mindern, was jedoch nicht zu einer Verringerung des Druckverlustes führt.

Bei einem bekannten Streuwindsichter (EP 0 377 826 A2), der für unschärfere Trennungen bei gröberen Trenngrenzen und größeren Durchsätzen bestimmt ist, erfolgt die Trennung außerhalb des Schaufelkranzes, der seinerseits vom feingutbeladenen Sichtluft­ strom durchsetzt wird, welcher wiederum durch einen Potential­ wirbel hindurch aus dem Sichter abströmt. Der Sichtraum befindet sich zwischen einem ortsfesten Leitapparat und dem Rotor, so daß die vom Sichtluftstrom getragenen feinen Teilchen den Sichtraum in radialer Richtung verlassen und in radialer Richtung durch den Rotor gelangen, innerhalb von dem der Sichtluftstrom dann axial durch einen Potentialwirbel abgeführt wird. Bei Streuwindsichtern läßt sich so der Druckverlust nicht vermindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vor­ richtung zur eingangs genannten Windsichtung dahingehend zu verbessern, daß mit verringertem Druckverlust und vergrößerter raumbezogener Durchsatzleistung bei einer jeweiligen Trenn­ grenze und Trennschärfe gesichtet werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale erreicht. Bei der gattungsgemäßen Vorrich­ tung erfolgt die Lösung der Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 3 aufgeführten Merkmale. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung nach der Erfindung angegeben.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die nach innen abströmende Feingut-Aerodispersion in Strömungsrichtung direkt hinter den inneren Enden der Schaufeln abgesaugt wird. Dabei ist es gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung zweck­ mäßig, wenn wenigstens ein Teil des in der abgesaugten Feingut- Aerodispersion noch vorhandenen Dralls unmittelbar nach der Absaugung aus der Strömung herausgenommen wird, beispielsweise durch einen geeigneten Leitschaufelapparat oder einen Diffusor.

Hinter dem inneren Schaufelkranz erfolgt die Absaugung zweck­ mäßigerweise durch einen Ringkanal, insbes. mit einlaßseitigem Schaufelapparat (Schaufelkranz). Alternativ kann die Absaugung durch eine mittige Öffnung erfolgen, also ein zentrales Absaug­ rohr, wenn die Schaufeln des Sichtrotors angenähert bis zum Zentrum des Rotors verlaufen. Auch in diesem Fall läßt sich die Absaugung direkt hinter den inneren Schaufelenden verwirk­ lichen. Beim Sichter ist dort die Ansaugöffnung des Absaug­ kanals vorgesehen.

Zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Spiralwind­ sichters sind anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch den inneren, wesentlichen Teil eines Spiralwindsichters mit Absaugung durch einen Ringkanal mit im übrigen konventionellem Auf­ bau, und

Fig. 2 einen Axialschnitt durch den wesentlichen Teil eines Spiralwindsichters mit zentraler Absaugung.

Spiralwindsichter sind in unterschiedlichen Ausführungsformen seit langem bekannt, so daß auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird. Fig. 1 gibt daher lediglich den eigentlichen Sichtraum in einem Sichtergehäuse 5 wieder, in dem ein Rotor 1 umläuft, der eine obere geschlossene Rotorscheibe 2 und eine untere ringförmige Rotorscheibe 3 aufweist, zwischen denen bis zum äußeren Rand reichende Schaufeln 4 radial befestigt sind. Die Durchströmung der gutbeladenen Luft erfolgt von außen nach innen. Das Grobgut wird nach außen abgewiesen und durch einen Ringspalt 6 unmittelbar außerhalb der Schaufeln 4 abgezogen. Die Schaufeln ihrerseits reichen nach innen bis an den Innen­ rand der ringförmigen Rotorscheibe 3. Dort tritt die Feingut- Aerodispersion nach innen aus und wird unmittelbar innen hinter den Schaufeln 4 durch einen ringförmigen Absaugkanal 8 axial nach unten abgesaugt. Auf diese Weise wird der Druckabfall im Sichtraum überraschend deutlich gesenkt und die Durchsatzleis­ tung des Sichters erhöht. Ein Anstau von Feingut innerhalb einer radial inneren Gleichgewichtszone, in der die nach außen wirkende Fliehkraft und die nach innen wirkende Schleppkraft der Sichtluft im Gleichgewicht stehen, tritt nicht ein. Ursäch­ lich für den geringeren Druckabfall bei gleicher Leistung ist bei gleich gehaltener Trenngrenze und Trennschärfe die unmittel­ bare Absaugung hinter den Schaufeln 4 des Spiralwindsichters Außerdem läßt sich nur so überraschend die Durchsatzleistung bei gleicher Trenngrenze und Trennschärfe steigern. Als zusätz­ liche Maßnahme zur Druckabfallverminderung ist im sich an die Schaufeln anschließenden Absaugkanal 8 ein Schaufelapparat 10 in Form eines Schaufelkranzes zur Drallrückgewinnung ange­ ordnet.

Während bei der Ausführungsform nach Fig. 1 die Absaugung der Feingut-Aerodispersion durch einen Ringkanal erfolgt und dem­ entsprechend das Verhältnis von Breite der Schaufeln zum Durch­ messer des Rotors nicht sehr hoch gewählt werden kann, um erstrebenswerte Durchsatzleistungen zu ermöglichen, sieht die Ausführungsform nach Fig. 2 vor, daß die untere ringförmige Rotorscheibe 3 eine kleinere Öffnung als die der Ausführungs­ form nach Fig. 1 hat und durch diese zentrale Öffnung die Feingut-Aerodispersion abgesaugt wird. Das Verhältnis von Schaufelbreite zu Rotordurchmesser läßt sich so vergrößern. Wiederum erfolgt die Absaugung unmittelbar hinter den Schaufeln und zwar durch einen mittigen Absaugkanal 12, in den außerhalb des Rotorbereichs wiederum Leitschaufeln zur Drallrückgewinnung (Schaufelapparat) eingesetzt sein kann. Die zentrale Absaugung ist besonders vorteilhaft bei sehr geringen Trenngrenzen, die grundsätzlich nur vergleichsweise geringere raumbezogene Durchsatzleistungen zulassen.

Eine weitere konstruktive Variante besteht darin, die Schaufeln bis in die Nähe des Rotationszentrums des Rotors zu führen, d. h. Schaufeln zu verwenden, deren Breite in etwa dem Rotor­ radius entspricht. Auch in diesem Fall läßt sich durch ein zentrales, unterhalb des Rotors mündendes Rohr mit Kreisquer­ schnitt die Feingut-Aerodispersion abführen.

Durch die Anordnung eines Schaufelapparats innerhalb des Absaugrohrs wird die Bildung eines Potentialwirbels oder einer anderen reibungsbehafteten Wirbelströmung verhindert. Es ist auch möglich, in dem sich der Sichtzone anschließenden Ring­ kanal bzw. das zentrale Absaugrohr den Drall nach Austritt aus dem beschaufelten Rotor durch einen axialen oder radialen Diffusor herauszunehmen.

Die Abscheidung des Feinguts und des Grobguts erfolgt in nachgeschalteten Abscheidern auf bekannte Weise.

Claims (5)

1. Spiralwindsichtverfahren zur Klassierung von feinen Partikeln bei Trenngrenzen unterhalb 20 µm in einer Spiralströmung, bei der die Sichtung durch die von einem mit Schaufeln versehenen Rotor erzwungene, radial nach innen verlaufende Strömung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Feingut-Aerodispersion in Strömungsrichtung direkt hinter den inneren Schaufelenden axial abgesaugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der abgesaugten Feingut-Aerodispersion noch vorhandener Drall aus der Strömung in unmittelbarem Anschluß an die Absaugung herausgenommen wird.

3. Spiralwindsichter zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem von außen nach innen durchströmten, mit Schaufeln versehenen Rotor und einem radial innerhalb der Schaufeln mündenden Absaugkanal, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung des Absaugkanals (8, 12) direkt hinter den inneren Enden der Schaufeln (4) axial angeordnet ist.

4. Spiralwindsichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Absaugkanal (8, 12) ein Schaufelapparat (10) zur Drallrückgewinnung vorgesehen ist.

5. Spiralwindsichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Absaugkanal (8, 12) ein Diffusor zur Drallrück­ gewinnung vorgesehen ist.