DE4140656C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Windsichter mit entgegen
seiner Schleuderrichtung von der Sichtluft von außen nach innen
durchströmten, rotierenden Sichtrad mit kranzförmig angeordneten,
parallel zur Drehachse verlaufenden Schaufeln, die zwischen einer
die Sichtradnabe tragenden Kreisscheibe und einer ringförmigen
Deckscheibe angeordnet sind. Sie betrifft ein Sichtrad für einen
derartigen Windsichter mit Schaufeln aus einem verschleißfesten
Sinterwerkstoff.
Ein Sichtrad der vorausgesetzten Art ist beispielsweise durch die
DE-PS 35 08 889 bekanntgeworden. Es wird dort ein Windsichter
beschrieben, bei dessen Sichtrad die ganz aus einem
verschleißfesten Sinterwerkstoff hergestellten Schaufeln in
Ausnehmungen einer die Sichtradnabe tragenden Kreisscheibe
einerseits und einer ringförmigen Deckscheibe andererseits mit
axialem Spiel eingesetzt und durch in die Ausnehmungen eingepaßte
Ensätze aus einem gummielastischen, verschleißfesten Material in
ihrer gegenseitigen Lage fixiert und gegen Kreisscheibe bzw.
Deckscheibe radial abgestützt sind. Mit diesem Windsichter können
hochreine Stoffe, bei denen selbst geringste Verunreinigungen,
z. B. durch Abrieb an gutberührten Flächen, das Produkt unbrauchbar
machen, verschleiß- bzw. abriebfrei verarbeitet werden. Auch bei
stark schleißenden Stoffen mit einer Mohs-Härte ab 4 ist ein
verschleißfreier und damit wirtschaftlicher Betrieb des
Windsichters möglich.
Nachteilig ist dabei aber der bei dem aus mehreren Teilen
zusammengesetzten Sichtrad erforderliche Aufwand für das
dynamische Auswuchten, da die Sichträder mit maximalen
Umfangsgeschwindigkeiten über 50 m/s betrieben werden. Außerdem
sind Sichträder mit Schaufeln aus Sinterwerkstoff von der
Konstruktion her nicht ganz so steif wie solche ganz aus Stahl, so
daß sie ohne Änderung der Konstruktion der Abdichtung zwischen
Sichtrad und Absaugrohr für das Feingut nur mit etwa 80% der
maximalen Umfangsgeschwindigkeit der Sichträder aus Stahl
betrieben werden können.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Sichtrad mit den
Merkmalen gemäß dem Anspruch 1, wonach
die die Sichtradnabe tragende Kreisscheibe, die
ringförmige Deckscheibe und die dazwischen angeordneten, parallel
zur Drehachse verlaufenden Sichtradschaufeln vollständig und in
einem Stück aus einem verschleißfesten Sinterwerkstoff hergestellt
sind.
Für die Herstellung des Sichtradkörpers finden dabei die
Verfahrensmaßnahmen und Vorrichtungen der Sintertechnik bzw.
Pulvermetallurgie Anwendung. Wie beispielsweise in der DE-PS 5 55 228
beschrieben, wird das pulverförmige Ausgangsmaterial
keramische oder metallische Sinterwerkstoffe - zusammen mit einem
Bindemittel zu einem Preßkörper formt, dieser wird durch
mechanische Bearbeitung in die gewünschte Endgestalt übergeführt
und dann gesintert. Anschließend ist nur noch ein Feinbearbeiten
der Nabenbohrung des Sichtrades auf ein Fertigmaß für einen
unmittelbaren Sitz auf der Antriebswelle sowie der äußeren
Stirnflächen von Kreisscheibe und Deckscheibe des Sichtrades auf
exakt senkrechten Verlauf zu seiner Drehachse erforderlich.
Beim Formen des Preßkörpers kann beispielsweise nach der DE-PS
4 69 805 vorgegangen werden, die Verfahren und Preßvorrichtungen
beschreibt, mit denen ein so kompliziert geformter Preßkörper wie
der Sichtradkörper mit gleichmäßiger Dichte hergestellt werden
kann.
Aus der GB 20 61 399 A ist es zwar bekannt, für ein Pumpenlaufrad
die einzelnen Laufradschaufeln zusammen mit Teilen der die
Strömungskanäle axial begrenzenden Deckscheiben als ein
zusammenhängendes Schaufelelement aus einem feuerfesten und
verschleißfesten Werkstoff (als Beispiele werden dort
Wolframkarbid oder Aluminiumoxid genannt) durch spanabhebende
Bearbeitung vor dem Sintern zu formen. Die einzelnen
Schaufelelemente werden nach dem Sintern zum Laufrad
zusammengesetzt und dieses zwischen zwei formangepaßte
Metallscheiben gespannt, so daß ein sandwichartiger Aufbau mit der
nötigen Festigkeit entsteht. Die Teile aus Sinterwerkstoff dienen
hier ausschließlich als Schutz gegen Verschleiß durch das
geförderte, einen Feststoff enthaltende Fluid. Es tritt dabei
reine Gleitreibung auf, da die Geometrie der Schaufelkanäle wie
bei jeder Strömungsmaschine auf möglichst wandparallele Strömung
ausgelegt ist.
Bei Schaufelrad-Windsichtern der hier betrachteten Art sind
dagegen völlig andere Strömungsverhältnisse in den Schaufelkanälen
zu berücksichtigen. Als funktionswesentliches Bauteil ist hier
zwar wie bei einer Pumpe oder einem Gebläse ein motorgetriebenes
Schaufelrad vorhanden, jedoch wird durch ein außerhalb des
Windsichters angeordnetes Gebläse in den Schaufelkanälen des
Sichtrades eine Strömung erzeugt, die entgegengesetzt zu der
Strömung verläuft, die bei einem Betrieb des Sichtrades als
Gebläserad entstehen würde, d. h. die Strömung beim Sichtrad
verläuft von dessen Außenumfang radial nach innen, also entgegen
seiner Schleuderrichtung. Dabei entsteht an den Schaufelkanten am
Radumfang eine sehr starke Strömungsumlenkung, durch die erst die
in der Sichtluft mitgeführten Gutteilchen eine den Sichtvorgang
mitbestimmende Zentrifugalbeschleunigung erhalten. Der
Sichtvorgang resultiert dann aus dem Zusammenwirken der
Teilchen-Fliehkraft und der Schleppkraft, die die Sichtluft auf
die Teilchen ausübt. Bei kleinen Teilchen überwiegt die
Schleppkraft, so daß sie von der Sichtluft mitgenommen und als
Feingut ausgetragen werden. Bei großen Teilchen und Agglomeraten
aus kleinen Teilchen überwiegt die Fliehkraft, so daß sie eine
Bewegungskomponente quer zur Strömungsrichtung der Sichtluft
erhalten, die sie nach außen ablenkt und gegen die
Sichtradschaufeln prallen läßt. Kompakte Teilchen werden dadurch
gänzlich nach außen geschleudert, so daß sie den Sichter
schließlich als Grobgut verlassen. Agglomerate werden in die
einzelnen Teilchen aufgelöst und diese erneut dem Sichtvorgang
unterzogen. Anders als bei Strömungsmaschinen werden die Schaufeln
des Sichtrades in erster Linie also durch Prallkräfte und den
durch sie verursachten Verschleiß beansprucht.
Mit dem beschriebenen Sichtrad nach DE-PS 35 08 889 ist diese
Beanspruchungsart voll beherrschbar, wenn man von den erwähnten
Nachteilen absieht. Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten
Sichtrad sind auch diese Nachteile beseitigt. Da es
vollständig und in einem Stück aus einem einheitlichen
Sinterwerkstoff gefertigt ist, so daß Schrauben, Kleben, Löten
oder andere Verbindungsmittel entfallen, kann es mit so hoher
Maßgenauigkeit hergestellt werden, daß auf ein dynamisches
Auswuchten verzichtet werden kann. Auch wird eine hohe
Formstabilität erreicht, die es erlaubt, daß die Abdichtung
zwischen Feingut- und Grobgutraum des Sichters an der ringförmigen
Deckscheibe des Sichtrades als einfacher Ringspalt ausgeführt
werden kann. Die geringere Dichte des Werkstoffs gegenüber Stahl
mit entsprechend geringeren Massenkräften sowie seine Festigkeit
erlauben höhere Drehzahlen als bei einem entsprechenden Sichtrad
aus Stahl. Dies bedeutet eine Erweiterung des Arbeitsbereichs
eines Sichtrades zu feineren Trenngrenzen. Als weiterer Vorteil
ergibt sich die Möglichkeit, ein heißes Gas zur Sichtung
einzusetzen, wobei die Temperatur nach oben hin allerdings durch
die Wärmebelastbarkeit der Sichtradlagerung begrenzt wird. Mit der
Ausbildung der Strömungskanäle im Sichtrad mit parallel zueinander
verlaufenden Wänden ergibt sich neben der einfachen
Herstellbarkeit noch als unerwarteter und überraschender Vorteil,
daß eine bessere Trennschärfe der Sichtung und ein günstigeres
Verschleißverhalten im Vergleich zu allen bekannten Sichträdern
erzielt wird.
In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäß ausgebildetes Sichtrad in
zwei Ansichten und teilweise im Schnitt dargestellt. Das Sichtrad
1, das aus der Kreisscheibe 2 mit Nabe 3, der Deckscheibe 4 und
den die Strömungskanäle 6 bildenden Schaufeln 5 besteht, ist
vollständig und in einem Stück aus einem Sinterwerkstoff
hergestellt. Die Bohrung in der Nabe 3 weist ein Fertigmaß auf,
daß es erlaubt, das Sichtrad 1 unmittelbar auf die (nicht
dargestellte) Antriebswelle aufzuziehen. Zur Drehmomentübertragung
dient eine entsprechend geformte Paßfeder, die in die im
Querschnitt halbkreisförmig ausgebildete Nut 7 in der Nabe 3
eingreift. Die radial gerichteten Strömungskanäle 6 werden durch
parallel zueinander und in Richtung der Drehachse 8 verlaufende
Flächen der Schaufeln 5 gebildet, die im Übergangsbereich zur
Kreisscheibe 2 bzw. Deckscheibe 4 durch eine Bogenfläche
miteinander verbunden sind. Die Form der Strömungskanäle 6 kann am
einfachsten mit Hilfe eines spezifischen Fingerfräsers erhalten
werden.
Claims (5)
1. Sichtrad aus einem Sinterwerkstoff für einen Windsichter mit von der Sichtluft
entgegen seiner Schleuderrichtungen von außen
nach innen durchströmten, kranzförmig
angeordneten, parallel zur Drehachse verlaufenden Schaufeln
zwischen einer die Sichtradnabe tragenden Kreisscheibe und
einer ringförmigen Deckscheibe, mit folgenden Merkmalen:
- - Das aus Kreisscheibe (2) mit Nabe (3), Deckscheibe (4) und zwischen diesen angeordneten, parallel zur Drehachse (8) verlaufenden Schaufeln (5) bestehende Sichtrad (1) ist vollständig und in einem Stück aus einem Sinterwerkstoff hergestellt,
- - die Bohrung in der Nabe (3) ist auf ein Fertigmaß für das unmittelbare Aufziehen des Sichtrades auf seine Antriebswelle bearbeitet,
- - die in die Nabe (3) eingearbeitete Nut (7) zur Aufnahme einer entsprechend geformten Paßfeder für die Drehmomentübertragung ist im Querschnitt halbkreisförmig ausgebildet,
- - die Strömungskanäle (6) werden durch parallel zueinander und in Richtung der Drehachse (8) verlaufende Flächen der Schaufeln (5) gebildet, die im Übergangsbereich zu Kreisscheibe (2) bzw. Deckscheibe (3) durch eine Bogenfläche miteinander verbunden sind,
- - die Kanten der Schaufeln (5) am Außenumfang des Sichtrades sind leicht abgeschrägt.
2. Sichtrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Strömungskanäle (6) radial gerichtet sind.
3. Sichtrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Abmessung eines Strömungskanals (6) in radialer Richtung 1/10
bis 1/7 des Sichtrad-Außendurchmessers beträgt.
4. Sichtrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in
Umfangsrichtung die Breite eines Strömungskanals (6) 4 bis
6 mm beträgt.
5. Sichtrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich am
Außenumfang des Sichtrades (1) in Umfangsrichtung die Breite
einer Schaufel (5) zur Breite eines Strömungskanals (6) wie
1,60 bis 1,65 zu 1 verhält.
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