NO176507B - Rotor for klassifiserings-apparat - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en rotor for luftklassifiseringsapparater eller sentrifuger av den art som anvendes for klassifisering av pulver- og granulatformede materialer for å separere fine partikler fra grovere partikler. Slike sentrifuger omfatter vanligvis et hus med et kammer, hvori er roterbart opplagret en burlignende rotor. Materialet som skal klassifiseres eller separeres innføres i kammeret sammen med luft, eller innføres separat gjennom ett eller flere inn-løp eller åpninger. Luften sammen med den klassifiserte delen av materialet suges inn i rotorens burlignende kammer, og derfra aksielt ut av rotoren og videre ut av sentrifugekammeret.

Slike sentrifuger anvendes ved fremstilling og klassifisering av fine, pulverformede materialer som anvendes som rå-materialer for slipemidler, kjemiske stoffer, farmasøytiske produkter, farvestoffer, pigmenter, høyteknologiske keramiske komponenter, pulvere for ulike former for belegg, fyll-stoffer, sement, mikroniserte mineraler og metallurgiske pulvere osv.

Rotorene anvendes i sentrifuger enten for å separere fine partikler fra allerede fremstilt pulverformet materiale, eller utgjør deler av integrerte klassifikasjonsapparater ved pulverfremstillingsutstyr, så som strålemøller, kulemøller, vibrasjonsmøller, høytrykksmøller osv.

Slike mekaniske klassifikasjonsapparater og sentrifuger utnytter prinsippet for å separere ved hjelp av sentrifugal-og/eller friksjonskrefter.

Hoveddelen i slike sentrifuger består av en burlignende rotor som kan roteres om en akse med valgt hastighet i klassifiseringskammeret. Beroende på rotasjonshastigheten eller den såkalte "spisshastigheten" ved rotoroverflaten samt friksjons- og sentrifugalkreftene som virker på blandingen av luft og partiklene, vil enkelte partikler, eller deler av slike partikler, føres inn i rotoren og forlate systemet aksialt gjennom rotoren i form av et meget finfordelt pro-dukt. De grovere partiklene vil ikke oppfanges av rotoren,

og vil fjernes fra klassifiseringskammeret som vrakstoffer eller utsortert materiale, eller kan alternativt mikroniseres ytterligere i systemet.

Såvidt en har kunnet fastslå, utføres alle konvensjonelle rotorer med et antall langstrakte, i alt vesentlig flate blader eller staver som plasseres aksielt rundt om-kretsen av to eller flere langsgående, innbyrdes adskilte, sirkulære plater eller ringer som derved danner de motstående endene av rotorenheten.

Rotorene kan plasseres enten horisontalt eller vertikalt, beroende i det vesentlige på hvilken type sentrifuge det dreier seg om. Som nevnt innbefatter enkelte klassifikasjonsapparater også mikroniseringsutstyr. De fleste kjente rotortyper utføres med en ensartet, sylindrisk form, men enkelte har konisk form og andre er gitt en kombinasjon av sylindrisk og konisk form. I alle tilfeller er åpningene i rotoroverflaten ved konvensjonelle rotorer utformet som langsgående eller langstrakte åpninger med rektangulær eller mer eller mindre rombisk form, dersom det dreier seg om en konisk rotor.

For å tilveiebringe ytterligere støtte for bladene eller stavene i rotoren, er enkelte rotorer, særlig store rotorer, anordnet med mellomliggende delblader mellom endene for å oppstive bladene, hvilke - som det vil forstås - roterer med meget høye hastigheter, og videre også for å stabilisere strømmen av partikler.

Formålet for foreliggende oppfinnelse har vært å forbedre konstruksjonen av rotorer for mekaniske luftklassifiseringsapparater eller sentrifuger med sikte på å forøke apparatenes yteevne, dvs. en økning av rotorens spesifikke produksjons- eller yteevne, samt også å forbedre klassifiseringen av materialene, slik at en kan oppnå finere produkter .

Et videre formål for oppfinnelsen er å utvikle en rotorkonstruksjon med forbedrede muligheter til å variere produkt-finheten eller graderingen, hhv. graden av klassifisering for ulike størrelser av apparaturen.

Et ytterligere formål for oppfinnelsen er å tilveiebringe en rotorkonstruksjon som er enklere å produsere, og som gir større muligheter mht. å kunne variere klassifi-ser ingsgr aden .

I forbindelse med utvikling av foreliggende oppfinnelse, utførte oppfinneren en rekke teoretiske og praktiske studier, som førte til den konklusjon at ikke bare størrelsen, men formen på åpningene i rotoren utgjør en kritisk parameter for driften av rotoren, og derved klassifiseringen.

Et hovedtrekk ved foreliggende oppfinnelse er basert på den oppdagelse at åpningene i rotoroverflaten ikke bør ha den konvensjonelle langstrakte, vanligvis aksielt forløpende formen, men bør tvert imot gis en mer eller mindre "likedimensjonal" form, f.eks. være sirkulær, kvadratisk, tre-kantet, trapesoid, mangekantet o.l. M.a.o., hver av åpningene bør ha en i alt vesentlig konstant tverrsnitts-dimensjon eller diameter, dvs. bredden bør være tilnærmet like stor som lengden.

Forsøk har vist at optimale resultater vanligvis oppnås ved anvendelse av sirkulære eller tilnærmet sirkulære åpninger, idet en oppnår gradvis avtagende resultater propor-sjonalt med lengden av åpningene i forhold til bredden.

Andre opptredende faktorer vil imidlertid også påvirke resultatene. Således vil størrelsen av åpningene influere på klassifiseringen av materialene, og også andre faktorer vil spille en viss rolle, så som de karakteristiske egenskaper av de granulære eller pulverformede materialene som skal klassifiseres, størrelsen og hastigheten, dvs. spisshastigheten på rotoren, blandingsforholdet mellom luft og materialet, og videre selvsagt størrelsen og utformningen av rotoren og rotorkammeret, lufttrykket og lufthastighetene osv.

De granulerte eller pulverformede materialene med delvis grovere, delvis finere partikler, vil bli konstant utsatt for ulike motvirkende krefter, såsom sentrifugalkrefter, dyna-miske krefter, friksjonskrefter, trykk-krefter osv. De mindre partiklene vil lettere føres inn og arresteres i åpningene, og derfra strømme inn i rotorens sentrale rom, og derfra forlate systemet som klassifisert, pulverformet materiale, mens de grovere og tyngre partiklene vil avvises ved det roterende overflateplanet av rotoren, og vil derfor ikke føres inn i rotoren.

Undersøkelser synes å ha brakt på det rene at når grovere partikler kommer inn mellom de motstående sidene mellom hvilke som helst to av rotorelementene, vil slike partikler få en tendens til å bevege seg sideveis og derved motta en bevegelseskomponent som peker innover mot rotorens senter samt en annen bevegelseskomponent som peker sideveis eller aksialt langs rotoren, en situasjon som åpenbart i mange tilfeller resulterer i at enkelte av de grovere partiklene vil føres inn i rotoren og derved øke gjennom-snittsstørrelsen av de klassifiserte produktene. Dette fenomen forsterkes av det faktum at luftstrømmen gjennom rotoråpningene vil dirigeres noe på skrå pga. rotorens utløpsåpning som befinner seg i den ene enden av rotoren.

Oppfinneren har kommet til den erkjennelse at et effektivt middel for å hindre de grovere partiklene fra å bevege seg radielt innover gjennom åpningene, simpelthen er å generelt redusere lengden av åpningene, og derved presumptivt redusere sideveisbevegelsen av de grovere partiklene. Derved vil de grovere partiklene mer effektivt avvises, og vil til-slutt samles vanligvis ved bunnen av klassifiseringskammeret, hvorfra de kan tømmes ut av kammeret eller ved hjelp av spesielle innretninger bli ytterligere knust eller oppdelt før slike partikler påny transporteres av luftstrømmene oppover til rotoren i en "annen runde".

Den praktiske konklusjon av oppfinnerens erkjennelser er at rotorer for mekaniske luftklassifiseringsapparater bør ikke utføres med langsgående blader o.l. som oppstøttes mellom motstående skiver e.l., men bør istedet utføres med en sylindrisk rørlignende overflate som er anordnet med et antall mer eller mindre "likedimensjonale" åpninger.

En videre betingelse for såvidt mulig å sikre at grovere partikler generelt avvises istedenfor å trenge inn i rotoren er at den radielle tykkelsen av rotorveggen idet minste svarer til diameteren eller tverrmålsdimensjonen av rotoråpningene.

Det skal tilføyes at kravet om å benytte åpninger med mer eller mindre likedimensjonal form, vil ikke være fullt ut tilstede i forbindelse med rotorer med meget små åpninger, f.eks. åpninger som normalt har en korteste dimensjon på ca. 3 mm, idet med så små åpninger kan en også oppnå gode resultater med noe mer langstrakte åpninger, f.eks. et forhold mellom lengde og bredde på ca. 4.

Det er tidligere kjent luftseparatorer med rotor anordnet med sirkulære åpninger. Som eksempel på en slik separator kan vises til US-patentskrift 1 958 726. Ved denne separatoren foregår imidlertid selve separeringen av materialet i separasjonskammeret, dvs. kammere eller rommet som omgir rotoren. Dette i motsetning til apparatet ifølge foreliggende oppfinnelse hvor selve separeringsprosessen foregår i rotoren, nærmere bestemt i rotorens åpninger. I sammenheng med denne forskjell bør den radielle tykkelsen av rotorveggen ved en rotor ifølge oppfinnelsen idet minste svare til diameteren eller tverrmålsdimensjonen av rotoråpningene.

På bakgrunn av at finheten av fine produkter øker med rotorhastigheten, kan det synes som om høyere hastigheter må utgjøre en generell løsning. Ved å gå denne vei vil man imidlertid enten få meget høy slitasje på apparaturen i og med de høye hastighetene, og/eller konstruksjonen av anlegget og de materialer som må anvendes vil bli meget kostbare og lite aktuelle for praktisk bruk. Av denne grunn vil en vanligvis ikke overstige visse nærmere utprøvde hastigheter.

En annen naturlig løsning burde være å anvende rotorer

med liten diameter, noe som vanligvis resulterer i finere produkter enn tilfellet er med rotorer med stor diameter, men med en slik løsning vil den spesifikke eller foreliggende aktive overflaten av hver rotor bli forholdsvis liten, noe som igjen vil kreve et stort antall enheter for en gitt produksjonshastighet. Selv om en anvender et antall små rotorer med liten diameter samtidig i et enkelt klassifi-ser ingskammer, noe som kan synes å være en løsning i denne forbindelse, så vil dette igjen bli en meget dyr løsning da det vil stilles store krav til apparaturens toleranseverdier eller presisjon, og det vil kreves flere deler og mer ved-likehold.

En reduksjon av rotordiameteren i forbindelse med finere produkter innebærer derfor ingen praktisk løsning i de fleste tilfeller, uten i forbindelse med spesielle bruksområder hvor det stilles små krav til produksjons- eller yteevnen, eller hvor det dreier seg om meget kostbare produkter hvor produk-sjonsomkostningene ikke spiller noen vesentlig rolle.

En rotor for klassifiseringsapparat for klassifisering av korn og partikkelformet materiale vil på denne bakgrunn karakteriseres ved at åpningene i rotoren har ialt vesentlig sirkulær eller "likedimensjonal" form, og ved at radialtykkelsen av rotorveggen idet minste svarer til diameteren av de sirkulære åpninger eller den minste tverrmålsdimensjonen av andre åpningskonfigurasjoner.

Klassifiseringsrotoren ifølge foreliggende oppfinnelse vil tilveiebringe følgende fordeler, sammenlignet med konvensjonelle rotorer: -Det oppnås finere produkter enn hva som idag er mulig. -Det oppnås produkter med samme finhetsgrad ved lavere hastigheter. Vanligvis vil det være påkrevet med bare halv-parten eller til og med en tredjedel av den spisshastigheten som er nødvendig i forbindelse med konvensjonelle rotorer. Dette betyr igjen mindre slitasje på sentrifugedelene, idet slitasjen vil være tilnærmet eksponentialt proporsjonal med hastigheten. Videre vil energibehovet for rotasjon av rotoren bli meget lavere i forbindelse med rotorer ifølge foreliggende oppfinnelse. -Det oppnås høyere spesifikk ytelsesevne pr. rotorens åpningsareal for samme finhet av produktet. -Innfører bruk av rotorer med større diameter. Hvis en antar muligheten til å anvende rotorer med 3-4 ganger større diameter forutsatt samme finhet av produktet, så vil dette i praksis bety tilveiebringelse av en total effektiv overflate som er 9-16 ganger større enn for en tilsvarende liten rotor, videre forutsatt at begge rotorer har samme forhold mht. lengde/diameter. Dette vil innebære en tilsvarende økning av yteevnen til en rotor ifølge oppfinnelsen, samtidig som en unngår nødvendigheten av å anvende flere adskilte rotoren-heter eller flertrinns rotorer i en og samme sentrifuge, forutsatt samme krav til yteevne. -Muliggjøre konstruksjon og bruk av lengre rotorer pga. den jevnere fordeling av materiale samt luftstrømmen gjennom rotorens totallengde. Denne mulighet vil utgjøre en annen faktor for tilveiebringelse av større spesifikke overflater, og større yteevne for en rotor med samme diameter som for en tilsvarende konvensjonell rotor. -Utvikling av rotorer med lengre funksjonstid pga. lavere slitasje som følge av lavere hastigheter.

Som oppsummering kan en trekke den konklusjon at to meget spesielle konstruksjonstrekk vil medføre at rotorer ifølge foreliggende oppfinnelse vil være overlegne i forhold til konvensjonelle rotorer pga. følgende forhold: Rotorer ifølge foreliggende oppfinnelse vil ha runde eller "likedimensjonale" åpninger istedenfor langstrakte åpninger som ved konvensjonelle rotorer. Med "runde" eller "likedimensjonale" åpninger menes åpninger med følgende karakteristika: Sirkler, kvadrater, trekanter, trapesoider, ellipser og ellipsoider, mangekanter (f.eks. femkanter, sekskanter, åtte-kanter osv.) samt korte rektangler og langstrakte åpninger. Ved anvendelse av runde, likesidete eller "likedimensjonale" åpninger, kan en forøvrig fastsette at forannevnte løsninger vil gjelde for alle rotordiametere og alle åpningsstørrelser uten begrensninger.

Med uttrykket "korte rektangler" og "langstrakte åpninger" refereres til enkelte spesielle konvensjonelle rotorer som er anordnet med deleplater eller ringer plassert vinkel-rett på rotorens hovedakse. Slike plater anvendes dels for tilveiebringelse av ytterligere støtte for bladene eller stengene, dels for å tilveiebringe en stabilisering av strøm-men inn i rotoren, og i slike tilfeller kan åpningene anta formen av forholdsvis korte rektangler, i noen tilfeller svakt koniske eller langstrakte åpninger. Slike deleplater vil øyensynlig også influere på partikkelstrømmen, men nærmere bestemte virkninger av disse løsninger er ikke klarlagt.

Åpningene i radiell retning kan enten være rettlinjete, noe som betyr at de har samme dimensjoner såvel på rotorens utside som på innsideflaten av rotoren, eller åpningene kan divergere eller konvergere i radiell retning, slik at åpningen f.eks. på utsiden har større flateareal enn åpningens overflateareal på innsiden.

Særlig for rotorer med større diameter som i det vesentlige anvendes for fremstilling av sement og lignende grov-kornede pulvere i store volumer, plasserer enkelte produ-senter angjeldende deleringer slik at det dannes rektangler eller åpninger med et lengde/breddeforhold på ca. 3:1, eller til og med nærmere 2:1.

Mht. spørsmålet om hvilke åpningsforhold som faller innenfor rammen for oppfinnelsen, selv om åpningene ikke er helt likedimensjonale men f.eks. er elliptiske eller i form av korte rektangler eller annen langstrakt form, har oppfinneren empirisk kommet frem til følgende matematiske para-metre :

For alle rotorer med nevnte åpninger, vil følgende forhold mellom den korteste og den lengste side eller akse gjennom åpningene definere rammen for oppfinnelsen: L/W = 30/W +1,5 for alle verdier av L/W mindre eller lik 4,0,

hvor:

L/W er forholdet mellom lengden og bredden av åpningene på rotoren, og

W (bredden) er dimensjonen i mm av den korteste siden eller langs den korteste aksen av åpningen eller åpningene i rotoren , og

L (lengden) er dimensjonen i mm av den lengste siden eller langs den lengste aksen av åpningen eller åpningene i rotoren. Denne ligningen vil gi et større lengde/bredde-forhold for små åpninger, og mindre forhold lengde/bredde for større åpninger.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives under henvis-ning til vedlagte tegninger, som illustrerer noen utførelses-former for konvensjonelle rotorer, samt noen utførelser av rotorer ifølge foreliggende oppfinnelse, og hvor: fig. 1 viser et snitt gjennom en forenklet utførelse av en typisk sentrifuge eller luftklassifiseringsapparat, ut-styrt med en vertikalt opplagret, konvensjonell rotor,

fig. 2a og 2b viser henholdsvis et sideriss og et tverrsnitt langs planet II-II av en konvensjonell rotor,

fig. 3a og 3b viser likeledes sideriss og et tverrsnitt langs planet III-III på fig. 3a av en rotor ifølge foreliggende oppfinnelse,

fig. 4a, b, c og d er detaljriss i en forstørret målestokk som illustrerer noen utførelsesformer for rotoråpninger ifølge foreliggende oppfinnelse,

fig. 5a og b er delriss som viser tversgående snitt i en forstørret målestokk og som henholdsvis illustrerer to typer åpninger av en rotor ifølge oppfinnelsen, nærmere bestemt i form av regulære, rette åpninger og konvergerende åpninger,

fig. 6a, b og c er skjematiske riss som i forstørret målestokk henholdsvis viser et langsgående riss, et sideriss samt et tverrsnitt langs planet VI-VI vist på fig. 6a, og som illustrerer en åpning i en konvensjonell rotor og som illustrerer nærmere en sannsynlig bevegelsesbane for en partikkel,

fig. 7 er et diagram som illustrerer produksjonsfinheten ved ulike rotorhastigheter av en konvensjonell rotor på

150 mm diameter, sammenlignet med en rotor ifølge foreliggende oppfinnelse, og

fig. 8 er et diagram som illustrerer finheten av produktet for en konvensjonell rotor på 50 mm diameter med en nærmere spesifisert bladåpning, sammenlignet med tre ulike rotorer ifølge foreliggende oppfinnelse, hvilke har ulike størrelser på åpningene.

Fig. 1 viser et skjematisk snitt gjennom et konven-sjonelt luftklassifiseringsapparat eller sentrifuge. Sentrifugen omfatter et hus med et langstrakt, vertikalt sylindrisk kammer 2, hvori er roterbart båret en rotor 4 med en drivaksel som passerer opp gjennom husets vegg og er forbundet med en motor 6. Kammeret er som vist vanligvis gitt en konisk avsmalnet nedre ende 8 som avsluttes i et sentralt bunnutløp 10 for oppsamling av nedfallende materiale. En blanding av luft og granulert pulverformet materiale mates inn gjennom et innløp 12 ved toppen av kammeret eller gjennom andre innløp inn i kammeret, mens ved kammerets midtparti kan være anordnet et tangentialt innløp 14 for såkalt primærluft som tilveiebringer en hurtig og sterk, i alt vesentlig sirkelformet, luftstrøm omkring rotoren. Ved toppen av kammeret er anordnet et utløp 16 for klassifiserte eller fine, separerte partikler som utgjør det produktet som leveres av sentrifugen. Utløpet strekker seg nedover og omskriver den øvre endedelen 18 av rotoren 4. Ytterligere et stykke ned i kammeret er vanligvis anordnet et ytterligere luftinnløp 20 for innføring av en såkalt sekundær lufttil-førsel, som tilveiebringer en sekundær eller ytterligere separasjon av materialet, slik at mindre partikler ledes oppover til rotorsonen i kammeret.

I drift vil luftstrømmene som blåses inn gjennom de ulike innløp til kammeret bevege seg i en bane rundt i separatorkammeret, og derfra bli blåst inn i åpningene mellom rotorbladene, og vil forlate sentrifugen gjennom utløpet 16. Det pulverformete materialet som mates inn i kammeret vil bli utsatt for en voldsom spredning eller dispersjon av luft-strømmen som kommer inn gjennom innløpene 14 og 20 og delvis bli ført eller blåst inn i den turbulente luftstrømmen mellom rotorbladene. I separasjonsåpningene eller åpningene mellom bladene vil den såkalte "skjærstørrelsen" av partiklene hovedsakelig bli definert av balansen mellom opptredende sentrifugal- og friksjonskraftkomponenter. Fine partikler trekkes inn i rotoren og beveges vertikalt oppover sammen med luftstrømmen ut gjennom utløpet. De grovere partiklene fra-støtes fra rotoroverflaten og undergår en i alt vesentlig nedovergående bevegelse mot bunnutløpet 10 i kammeret. Pga. den sekundære tangentiale innløpsstrømmen gjennom innløpet 20 vil imidlertid fallende, grovere partikler utsettes for en spiralformet hvirvelbevegelse dannet av luftstrømmen, slik at det her vil foregå en sekundær separasjon hvorved gjenværende fine partikler i luftstrømmen vil bli hvirvlet oppover og delvis suget inn i rotoren. Plassering av et konisk utformet organ 9 ved bunnen av kammeret som vist vil bidra til en slik sekundær separasjon av materialet.

Det foreligger et stort antall ulike typer slike luft-klassifikasjonsapparater eller sentrifuger hvori anvendes rotorer med høy hastighet, anordnet med innløpsåpninger som danner innløp for den finere delen av partiklene. De fleste sentrifuger av denne typen er utført med sylindriske rotorer, men i enkelte anvendes konisk utformete rotorer, hvilke vanligvis er nedover avkonet, men alle kjente rotorer har til felles at rotorene omfatter et antall aksielt rettete staver eller blader hvorimellom dannes langsgående slisser eller åpninger.

Fig. 2a og 2b viser henholdsvis et sideriss og et tverrsnitt av en typisk rotor av konvensjonell type. Rotoren 4 omfatter et antall omkretsmessig anordnete innbyrdes adskilte blader 22, hvis motstående ender er fastgjort til ringorganer 24, 26. En ende, vanligvis bunnenden, er avlukket, mens den andre enden, vanligvis den øvre enden, er åpen og kommuni-serer inn i utløpet for finfordelte produkter. Utløpet omskriver drivakselen 5 for rotoren, hvilken på utsiden av sentrifugen er forbundet til en motordrift 6 slik at rotoren kan roteres med høye hastigheter, f.eks. opp til 22.000 omdr./min. for en 50 mm rotor ("spiss"- eller overflate-hastighet på 60 m/sek.). Rotorbladkonstruksjonen fremgår best fra tverrsnittet vist på fig. 2b, som viser rotor-bladenes radielle utstrekning. Ved enkelte rotortyper strekker bladene eller stavene seg fritt mellom endeplatene, mens enkelte rotorer er anordnet med en eller flere deleplater som kan avkorte åpningenes aksielle lengde mellom bladene. Hensikten med slike deleplater er for det første å styrke eller oppstive bladkonstruksjonen, samt videre å stabilisere luftstrømmen og partikkelstrømmen inn i rotoren. Alle kjente rotorer for separatorer av denne typen er anordnet med slike blader eller staver, som derved danner mellomliggende, langsgående åpninger.

Den radielle tykkelsen eller veggtykkelsen av rotorveggen er ikke særlig kritisk, selv om det alltid vil foreligge visse optimalforhold i forbindelse med denne parameter. Rotorens veggtykkelse vil forøvrig naturligvis bero på størrelsen av rotoren og den spesielle utformningen av åpningene. Som en "tommelfingerregel" kan en si at tykkelsen av rotorveggen ikke bør være mindre enn diameteren eller den lengste diameteren eller siden av rotoråpningene.

Fig. 3a og 3b viser henholdsvis et sideriss og et tverrsnitt av en forenklet utgave av en sentrifugerotor 28 ifølge foreliggende oppfinnelse. Som det fremgår, oppviser rotoroverflaten et mønster av sirkulære åpninger eller hull 30. Som nevnt tidligere vil anvendelse av sirkulære åpninger ut-gjøre en optimalløsning mht. materialfinhet og/eller kapasi-teten av rotoren. En rotor ifølge oppfinnelsen kan fremstilles av et kompakt eller integralt emne av metall eller f.eks. keramisk materiale. En rotor ifølge oppfinnelsen kan imidlertid alternativt fremstilles av et innledningsvis plateformet emne av metall eller stål, som deretter forsynes med det forønskete mønster av åpninger, hvoretter emnet valses eller rulles og forøvrig tildannes til sylinderform, m.a.o. et mer eller mindre rørformet legeme som deretter skjøtes sammen ved hjelp av sveising e.l., og forøvrig gis sin endelige utformning.

Fig. 4a, b, c og d illustrerer ulike utførelser av åp-ningsmønstre og åpningsformer som kan anvendes på en rotor ifølge foreliggende oppfinnelse, idet her vises sirkulære, kvadratiske, elliptiske og åpninger i form av korte rektangler. Fig. 5a og 5b viser utsnitt sett langs tverrsgående detaljsnitt som henholdsvis viser to typer åpninger som er aktuelle for en rotor ifølge oppfinnelsen. På fig. 5a utgjør åpningene 40 regulære sylinderflater eller sylindre, dvs. de har konstant tverrsnitt fra utsiden til innsiden av rotoren. Slike åpninger vil foreligge når åpningene f.eks. er blitt utført ved hjelp av vanlig boring med maskinverktøy e.l. Fig. 5b viser en utførelse hvor åpningene har innover konisk avsmalnende form. Slike åpninger kan fremstilles ved å benytte konisk utformet boreverktøy. Den sistnevnte utførelsesformen antas å ville gi bedre klassifisering.

I det følgende skal en forsøke å gi en fysisk forklaring på hvorfor rotorer ifølge foreliggende oppfinnelse gir langt bedre resultater enn konvensjonelle rotorer.

Fig. 6a, b og c er skjematiske delriss av en typisk konvensjonell rotor, hvor fig. 6a viser et langsgående riss lagt i et radialplan i mellomrommet mellom to blad. Fig. 6b er et sideriss sett direkte mot det samme bladet, vist i tre ulike stillinger slik at en ser i retningen mot rotoren eller i pilens retning på fig. 6a, mens fig. 6c viser et detalj-tverrsnitt mellom bladene langs planet VI-VI vist på fig. 6a. I drift roterer rotoren med høy hastighet med en viss fast-lagt "spisshastighet", eller hastighet tangentialt på utsiden 50 av rotoren. Pilen 52 illustrerer en vanlig retning på luftstrømmen som beveger seg inn i rotoren som følge av luft-strømmene i sentrifugekammeret. Både luften og det klassifiserte, pulverformete materiale kommer inn i rotoren og for-later rotorkammeret gjennom en utløpsåpning i den ene enden. Av denne grunn vil luftstrømmen strømme inn i rotorens indre med en skrå bevegelsesretning slik som angitt med pilen 52. En grovere partikkel 54 som oppfanges mellom bladene vil til en viss grad følge med rotoren, delvis pga. den innover-rettete luftstrømmen, delvis pga. turbulensen mellom bladene, særlig ved nedstrømskanten av bladet slik som illustrert på fig. 6c. Særlig de grovere partiklene vil herunder utsettes for ulike kraftkomponenter som først og fremst manifesterer seg som sentrifugalkrefter og luftfriksjonskrefter, og vil av denne grunn bevege seg dels innover mellom bladene, og i mange tilfeller bevege seg delvis sideveis slik som illustrert på fig. 6c, og vil derfor i mange tilfeller føres mot den andre enden av den langsgående åpningen og her enten bli avvist eller bli suget inn i rotorens indre. Situasjonen illustreres videre i fig. 6b, som viser bladet med den grovere partikkelen 54 i tre ulike rotasjonsmessige posi-sjoner a, b og c. Som vist vil partikkelen 54 bevege seg sideveis eller aksialt samtidig som rotoren roterer i retningen angitt med pilen 58. Dette fenomen resulterer i at en del av de grovere partiklene eller grovere partikler sammen med forholdsvis små partikler vil komme inn i rotoren istedenfor å avvises. Basert på denne erkjennelse, avkortet oppfinneren lengden av åpningene mellom bladene, og gjorde herunder den viktige oppdagelse at ikke bare ville en kortere eller en i større grad "likedimensjonal" åpning gi en bedre klassifisering mht. finhet av partiklene, men samtidig ble rotorens spesifikke kapasitet øket. Denne økning i ytelsen kan finne sin årsak i at ved å redusere spisshastigheten for en og samme produktkvalitet mht. finhet, både kan og vil flere partikler nær den kritiske størrelsen komme direkte eller på tvers inn i rotorkammeret.

Fig. 7 og 8 er diagrammer som illustrerer produksjons-evnen til ulike typer rotorer ifølge oppfinnelsen, sammenlignet med produksjonen av tilsvarende konvensjonelle rotorer under samme driftsforhold.

Diagrammet på fig. 7 refererer seg til en konvensjonell rotor og en rotor ifølge oppfinnelsen, begge med en diameter på 150 mm. Den konvensjonelle rotoren var bygget opp med et antall radielt rettete blader, mens rotoren ifølge oppfinnelsen hadde sirkulære åpninger med en diameter på 8 mm. Langs ordinaten eller venstre side av diagrammet er angitt logarit-miske verdier for partikkelstørrelsen eller finheten i mikron med 97% ensartethet (d97) . Langs abscissen eller horisontal-siden er gitt rotorhastigheter, likeledes på en logaritmisk skala, idet de to rettlinjete kurvene eller linjene viser de oppnådde resultatene. Avstanden mellom de to linjene vil være illustrerende for forskjellen i resultatene. For å ta noen eksempler: Hvis produksjonen krever en partikkel-størrelse på 3 mikron, vil dette med en rotor ifølge oppfinnelsen kreve en rotorhastighet på ca. 7000 omdr./min., svarende til 55 m/sek. i såkalt spisshastighet eller over-flatehastighet. For å oppnå tilsvarende partikkelstørrelse med en konvensjonell rotor, må en anvende en hastighet på ca. 20000 omdr./min., eller en spisshastighet på ca. 160 m/sek. Dette vil igjen kreve et langt mer kostbart klassifiseringsapparat eller sentrifuge, og likevel vil alle bevegelige deler i sentrifugen utsettes for meget høyere slitasje. Alternativt, med en rotor som angitt ifølge oppfinnelsen og hvor den forønskete partikkelstørrelsen er 3 mikron, så vil denne som nevnt bare kreve en hastighet på 55 m/sek., noe som innebærer at en kan fordoble størrelsen eller diameteren av rotoren og derved fordoble det aktive overflatearealet av rotoren med en tilsvarende økning i produksjonen eller rotorkapasiteten.

For å ta et annet eksempel: Hvis den mulige eller aktuelle rotasjonshastigheten for rotoren er 3000 omdr./min., og en Sintef-rotor anvendes, kan det oppnås en klassifisering med partikkelstørrelse på 7 mikron, mens med en konvensjonell rotor vil den samme apparaturen gi en partikkelstørrelse på 20 mikron. Dette illustrerer at de oppnådde forbedringer med en rotor ifølge oppfinnelsen er mer eller mindre dramatisk.

Fig. 8 viser et lignende diagram med et antall forsøk med forholdsvis små rotorer med en diameter på 50 mm. Den øverste linjen viser resultatene som ble oppnådd med en konvensjonell rotor med bladåpninger på 3,2 mm, mens de tre nedre linjene viser resultatene som ble oppnådd med tre ulike utførelser av rotorer ifølge oppfinnelsen, anordnet med sirkulære åpninger med en diameter på hhv. 8 mm, 3,2 mm og 1,6 mm. Her igjen illustreres at alle tre typer av rotoren ifølge oppfinnelsen ga langt bedre resultater enn en konvensjonell rotor.

Det skal tilføyes at mens bare sylindriske rotorer er blitt beskrevet og vist, vil samme praksis og teori gjelde for andre typer rotorer, herunder koniske rotorer.

Claims (7)

1. Rotor for klassifiseringsapparat for klassifisering av korn og partikkelformet materiale, av den art som omfatter et hus med et kammer, et i kammeret roterbart opplagret hult rotororgan (28) utført som et rotasjonslegeme med en omkretsmessig vegg, hvilken vegg er utført med et mønster av inn-løpsåpninger for klassifisert materiale, hvilket materiale som skal klassifiseres innføres i kammeret gjennom innløps-åpninger sammen med luft under et visst overtrykk, med den virkning at luften sammen med den klassifiserte delen av materialet suges inn i rotorens indre og derfra føres aksielt ut av rotoren og derfra ut av klassifiseringsapparatet, idet den delen av materialet som i alt vesentlig består av grovere partikler faller ned til et bunnparti av kammeret og herfra ut av huset, karakterisert ved at åpningene (30) i rotoren har i alt vesentlig sirkulær eller "likedimensjonal" form, og ved at radialtykkelsen av rotorveggen i det minste svarer til diameteren av de sirkulære åpninger eller den minste tverrmålsdimensjonen av andre åpningskonfigurasjoner.

2. Rotor som angitt i krav 1, karakterisert ved at åpningene er utformet som kvadrater eller korte rektangler (4b, 4d).

3. Rotor som angitt i krav 1, karakterisert ved åpningene er utformet som polygoner, sekskanter, åtte-kanter og lignende.

4. Rotor som angitt i krav 1, karakterisert ved at åpningene har form av trapesoider, ellipser og lignende (4c).

5. Rotor som angitt i hvilket som helst av foregående krav, karakterisert ved at åpningene har i alt vesentlig konstant tverrsnittsareal i radiell retning fra innsiden til utsiden.

6. Rotor som angitt i hvilket som helst av kravene 1-4, karakterisert ved at åpningene har konvergerende tverrsnittsareal i radiell retning fra utsiden eller fra innsiden av rotorveggen.

7. Rotor som angitt i hvilket som helst av foregående krav, karakterisert ved at forholdet mellom korteste og lengste side eller akse i åpningene er definert med følgende formel: L/W = 30/W + 1,5, for alle verdier av L/W som er mindre eller lik 4,0, hvor: L/W er forholdet mellom lengden og bredden av åpningene på rotoren, og W (bredden) er dimensjonen i mm av den korteste siden eller langs den korteste aksen av åpningen eller åpningene i rotoren , og L (lengden) er dimensjonen i mm av den lengste siden eller langs den lengste aksen av åpningen eller åpningene i rotoren.