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betreffend
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Zentrifugalwindsichter Die Erfindung bezieht sich auf Zentrifugalwindsichter
mit im wesentlichen zylindrischem Sichtraum, in den die Sichtluft und das Sichtgut
am äußeren Umfang mit Drall eingeführt werden, wobei das Grobgut am äußeren Umfang
des Sichtraumes abgezogen wird und die Sichtluft zusammen mit dem Feingut durch
mindestens eine zentrale Uffnung in der Sichtraumstirnwand axial ausgetragen werden,
mit einem die axiale Erstreckung des Sichtraumes berdeckenden Saugrohr, das über
am Umfang des Saugrohres verteilte Eintrittsöffnungen mit dem Sichtraum in Verbindung
steht.
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Zweck. der Erfindung ist es, bei bestimmter Sichtfeinheit, welche
bekanntlich durch den Sichtraumdurchmesser begrenzt ist, einen höheren Durchsatz
zu erzielen.
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Zentrifugalwindsichter der vorausgesetzten Art sind beispielsweise
als Spiralwindsichter mit von Einbauten freiem Sichtraum mit stehenden oder rotierenden
Sichtraumwänden oder als Sichter mit einem rotierenden Sichtrad mit einzelnen Sichtkanalen,
z. B. Zickzackkanälen, bekannt. Bei derartigen Sichtern verschiebt sich die erzielbare
feinste Trenngrenze in den gröberen Bereich, wenn die absolute Größe des Sichtraumdurchmessers
zunimmt. Die Baugröße eines Sichters wiederum bestimmt die erzielbare Durchsatzmenge.
Um auch bei feinen Trenngrenzen, die, wie gesagt, nur
mit kleinen
Sichtraumdurchmessern erzielt werden können, große Durchsatzmengen in einer Baueinheit
zu erhalten, ist es erforderlich, die axiale Erstreckung des Sichtraumes zu vergrößern.
Das hat aber zur Folge, daß bei der Absaugung der Sichtluft und des Feingutes durch
die zentrale Uffnung in der Sichtraumstirnwand die Meridian-Stromlinien im Absaugbereich
nicht mehr parallel, sondern über die axiale Erstreckung des Sichtraumes unterschiedlich
gekrümmt verlaufen, also auch unterschiedliche Trennbedingungen hervorrufen, die
im Ergebnis zu einer unscharfen Sichtung führen. Außerdem müssen die der Absaugöffnung
gegenüberliegenden Stromfäden einen gewissen axialen Weg machen, wobei bereits fertig
gesichtetes Feingut wegen der Kleinheit oder des Fehlens der Radialkomponente wieder
nach außen geschleudert wird und so der Sichtung ein zweites Mal unterworfen werden
muß. Dadurch wird die Durchsatzleistung des Sichters wesentlich herabgesetzt. Die
Ausbildung derartiger Sichter erfolgt daher allgemein in der Weise, daß die axiale
Erstreckung destSichtraumes nur so groß gewählt wird, daß die geschilderten Nachteile
gerad-e noch tragbar sind. Aus diesem Grund besitzen z. B. alle Präzisionsspiralwindsichter
einen flachzylindrischen Sichtraum, dessen axiale Erstreckung also erheblich kleiner
ist als sein Durchmesser.
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Werden in bekannter Weise zwei einander gegenüberliegende, zentrale
Absaugöffnungen in der Sichtraumbegrenzung vorgesehen, so kann damit zwar eine Verdoppelung
der Länge und damit des Durchsatzes erreicht werden, bei rotierenden Sichtern ergeben
sich jedoch schwierige Probleme mit der Anordnung der Ubri-gen Bauelemente des Sichters,
welche diese Anordnung insgesamt unterlegen machen.
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Bei einem Staubabscheider ähnlicher Bauart wurde bereits versucht,
die Absaugung dadurch zu vergleichmäßigen, daß ein rotierendes Saugrohr zentral
im Sichtraum angeordnet wurde; welches einzelne über seinen Mantel verteilte öffnungen
aufwies. Jedoch war es damit nicht möglich, eine befriedigend gleichmäßige Absaugung
über die axiale Erstreckung des Sichtraumes zu-erzielen. Der Grund ist, wie Versuche
des Erfinders inzwischen gezeigt haben, daß zur genügenden Vergleichmäßigung der
Absaugung der Widerstand dieser öffnungen so hoch gewählt werden müßte, (auf den
Saugrohrumfang bezogenes > = 1000) daß der Kraftverbrauch des Sichters unwirtschaftlich
wäre. Soweit konnte man natürlich nicht gehen.
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Nach einer neuen Erkenntnis des Erfinders der Hauptanmeldung liegt
die Ursache dieses hohen nötigen Widerstandes darin, daß im Inneren dieses Saugrohres
eine starke Rotat-ion der Luft herrscht, verursacht entweder von dem mit dem Sichtrad
mitrotierenden Rohrmantel oder durch die Rotationskomponente der in die öffnungen
eintretenden Sichtluft. Nun müssen die Stromfäden, die an der "entfernteren" Seite
eintreten, im Absaugrohr weiter nach innen gehen als die auf der "näheren" Seite
eintretenden. Diese vorerst nur zeichnerisch bedingte Strömungsform stellt sich
auch in Wirklichkeit ein, denn die "entfernteren" Stromfäden haben infolge der Leistungsverluste
auf ihrem Weg. und infolge des Energieaufwandes zur Erzeugung der Axialkomponente
durch die Umlenkung in axiale Richtung eine geringere Rotationsenergie (damit wird
die Summe vom statischen Druck und Umfangskomponente des Staudrucks verstanden)
als die "näheren". Und in einer Rotationsströmung ordnen sich bekanntlich die einzelnen
Strömungsfäden nach ihrer Rotationsenergie derart, daß die energiereichsten außen,
die energieärmsten innen fließen. Um einen Stromfaden nach innen zu bringen, ist
aber
eine große Arbeit gegen die Fliehkraft zu leisten, welche beim
Austritt aus dem Saugrohr nur zum kleinen Teil wiederzugewinnen ist. Die Strömung
ist also dort mit hohen Verlusten behaftet, was sich als erhöhter Widerstand fiir
die "entfernten" Stromfäden auswirkt und daher dort die Durchflußmenge stark verringert.
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In der Hauptanmeldung wurde ferner schon vorgeschlagen, im Innern
des Saugrohres Vorrichtungen zur Umlenkung der radial oder tangential eintretenden
Strömung in axiale Richtung anzuordnen, wodurch der Widerstand gleichmäßig über
die Saugrohrlänge verteilt wird. Dieses gelingt zwar in der Praxis, aber die Umlenkeinrichtungen
sind im Vergleich zum frigen Sichter zierliche dreidimensional gekrümmte Gebilde,
diesen Herstellung und Verschleiß teuer sind.
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Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, Zentrifugalwindsichter
mit einer Einrichtung zu versehen, mit der eine gleichmäßige Absaugung über die
gesamte axiale Erstreckung eines längeren Sichtraumes erzielt werden kann und welche
in Investition und Betrieb billiger ist als die bekannten Einrichtungen.
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Der Erfinder hat nun erkannt, daß bei einem Saugrohr mit am Umfang
verteilten Eintrittsöffnungen der Widerstand überraschenderweise um mehr als eine
Zehnerpotenz gesenkt werden kann, nämlich z. B. von ¢ = 1000 auf = 88, wenn man
die freie Fläche dieser öffnungen in Richtung der Strömung im Saugrohr abnehmen
läßt, siehe Fig. 1.
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Dadurch kommt der Druckabfall des Saugrohrs in die Größenordnung des
zur Sichtung erforderlichen Wirbeldruckverbrauches herab und wird dadurch wirtschaftlich
tragbar.
Die Verteilung der Lochgrößen kann in der vom Erfinder angegebenen Weise (Verfahrenstechnik
10, 1976 Nr. 5) berechnet oder empirisch ermittelt werden.
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Dieses erfindungsgemäße Saugrohr mit ungleichmäßiger Lochung bewirkt
danach den vollen Erfolg der bekannten Bauarten, nämlich gleichmäßige Verteilung
der Absaugung über die Länge des Sichtraumes, aber mit wesentlich geringerem Herstellungsaufwand
und tragbarem Druckverbrauch, also Betriebsaufwand.
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Die theoretisch richtige Strömung wird mit gleichmäßiger Verteilung
der Eintrittsöffnungen ueber den Umfang erreicht und damit auch die schärfste Sichtung.
Es kann aber trotzdem vorteilhaft sein, die Eintrittsöffnungen an einer Seite des
Saugrohres zu konzentrieren, im Grenzfall in einem Schlitz.
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Dadurch ist es nämlich möglich, das Eintreten der unvermeidlich von
der Schneide der Grobgutaustrittsöffnung am Sichtraumumfang abprallenden Spritzkörner
in das Saugrohr zu verhindern. Die Ermittlung der besten Lage der Eintrittsöffnungen
geschieht empirisch.
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Die Uffnungen.im Mantel des Saugrohres können an sich jede Form haben,
insbesondere auch längs- oder querlaufende Schlitze. Vorzuziehen sind aber runde
Bohrungen, da der Fertigungsaufwand kleiner ist und die Verstopfungsgefahr durch
Staubansatz geringer.
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Das erfindungsgemäße Saugrohr kann stillstehend oder mit rotierenden
Sichtraumwänden verbunden ausgeführt werden. Bei rotierendem Saugrohr bildet sich
im Inneren ein Staubansatz, welcher durch die Fliehkraft auf der Innenfläche
des
Rohres festgehalten wird und der die Gestalt eines Gebirges hat, dessen Form durch
die unter dem Rutschwinkel (meist 50 - 600 zum Umfang) zu den Löchern verlaufenden
Kegelflächen bestimmt wird. Durch entsprechend enge Lochteilung kann erreicht werden,
daß dieses Gebirge so niedrig bleibt, daß der Druckabfall im Saugrohr den es verursacht,
nur in tragbarem Ausmaß ansteigt.
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Bei stillstehendem Saugrohr können etwa sich bildende Staubansätze
durch Riitteln, Vibrieren oder Klopfen des Saugrohres beseitigt werden. Das Rohr
wird zu diesem Zweck vorzugsweise elastisch aufgehängt. Der Rüttler oder dergleichen
wird außerhalb des Sichtraumes am Rohr befestigt.
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Sichter mit dem erfindungsgemäßen Saugrohr können in allen bekannten
Bauformen ausgeführt werden. Die durch die Erfindung ermöglichte Länge des Sichtraums
läßt jedoch einige besondere Anordnungen von Vorteil werden.
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Vor allem erfordert die gleichmäßige Verteilung des Aufgabegutes über
die Länge des Sichtraumes erhöhte Aufmerksamkeit. Man kann dazu z. B. die Gutaufgabe-
und Grobgutaustrittskanäle unterteilen und wechselweise tangential anordnen. Dadurch
wird gleichzeitig das Aufgabegut gleichmäßig über die Sichtraumlänge verteilt und
das Problem der gegenseitigen räumlichen Behinderung beider Kanäle, welches schon
bei kurzem Sichtraum Schwierigkeiten bereitet, gelöst werden.
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Der auf dem langen Sichtraumumfang strömende Gutschleier neigt zum
Zusammenziehen zu Strähnen, welche auf bekannte Art durch Zentrifugalkonvektion
das Strömungsfeld stören würden. Zur Verteilung dieser Strähnen hat sich die Anordnung
von Höckern, Stufen, Lochblech mit Poren, Gerade- oder Schräglochung sowie Gaseintrittsspalten
veränderlicher Breite bewährt. Lochbleche
mit Schräglochung sind
unter dem Namen Riffeltrapez bekannt.
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Die Anordnung des langen Sichtraumes vergrößert die konstruktiven
Schwierigkeiten die beim Bau rotierender Sichträder entstehen. Das ist ein Grund
mehr zum Bau von Sichtern mit stillstehenden Sichtraumwänden. Dies auch wird dadurch
gefördert, daß infolge des günstigeren Verhältnisses von Oberfläche zu Strömungsquerschnitt
im Sichtraum die Bremsung der Strömung durch Wandreibung geringer ist, so daß für
gleiche Sichtung mit kleinerer Eintrittsgeschwindigkeit (wegen Druckverlust und
Verschleiß!) gearbeitet werden kann als mit kurzem Sichtraum. Dazu muß aber die
Störung durch die Grenzschicht an den Stirnwänden auf andere als die an sich bekannte
Art durch rotierende Stirnwände beseitigt werden. Dies geschieht zweckmäßig durch
Abblasen der Grenzschicht durch Poren, Löcher oder Schlitze in den Stirnwänden.
Die beiden ersteren Maßnahmen wirken durch Verdrängen des Gutes aus der Grenzschicht
in die gesunde Sichtströmung im Inneren des Sichtraumes. Das letztere Mittel wirkt,
insbesondere bei Anordnung der Schlitze am Innenradius des Sichtraumes durch Abdrängen
der guthaltigen Grenzschicht nach außen, Das erfindungsgemäße Saugrohr kann in jedem
Sichter mit spiraliger Sichtströmung mit Vorteil eingesetzt werden, ob mit freiem
Sichtraum oder rotierendem Sichtrad mit beliebigen Einbauten; ob mit stillstehenden
oder rotierenden Sichtraumstirnwänden; mit jeder Ausführung von Sichtraumumfang
und Gutzu- und abfuhr. Der Sichter gemäß dem folgenden Beispiel bietet zwar einige-
besondere Vorteile; der Schutz soll aber nicht darauf beschränkt sein.
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Fig. 1 stellt als Beispiel einen stillstehenden Sichter mit freiem
Sichtraum im schematischen Querschnitt dar, Fig. 2 den gleichen Sichter im Längsschnitt.
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Der zylindrische Sichtraum 1 ist hier mit einem Verhältnis Länge :
Durchmesser = 1,25 ausgeführt. Für feinste Sichtung sind auch noch längere Sichträume
möglich; für Sichtungen im groben Bereich sind kürzere Sichträume vorteilhafter.
Der Sichtraumumfang 2 ist mit Schlitzen 3 zur Einführung der Sichtluft und mit Löchern
4 zur Verteilung sich etwa bildender Strähnen ausgerüstet. Die Schlitze 3 können
auf hier nicht dargestellte Weise zur Einstellung der Trenngrenze in ihrer Weite
verändert werden. Die- stillstehenden Sichtraumstirnwände 5 sind innen mit Schrägschlitzen
6 versehen, durch die Luft mit hoher Geschwindigkeit eintritt und die mit Fehlkorn
beladene Grenzschicht nach außen bringt, so daß dieses nicht das Feingut verunreinigen
kann. Das Gut wird durch den Aufgabeschacht 7 aufgegeben, welcher sich in einzelne
Einblasöffnungen 8 teilt. Das Grobgut wird von den Austrittsöffnungen 9 aufgefangen
und im Grobgutraum 10 gesammelt. Die Sichtiuft tritt durch den Stutzen 11 in das
Gehäuse 12 ein und verteilt sich dort auf die Eintrittsöffnungen 3, 4 und 6 in den
Sichtraum.
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Die Sichtluft wird durch das Saugrohr 13 zentral aus dem Sichtraum
1 abgesaugt. Zur gleichmäßigen Verteil-ung der Absaugung über die Länge des Sichtraumes
1 erfolgt die Absaugung zweiflutig, also zu den beiden Austrittsstutzen 14 hinaus.
Ferner sind im Mantel dieses Saugrohrs Löcher 15 abgestufter Größe angeordnet, von
denen nur die eine Reihe auf der Mittellinie gezeichnet ist, die aber gleichmäßig
um den Umfang verteilt sind.
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Die Größe dieser Löcher ist zunächst nach Literatur berechnet und
dann
empirisch korrigiert. Als Meßgröße dient dazu die Obergrenze
einer mit einer Sonde innerhalb des betreffenden Loches entnommenen Feingutprobe.
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Die Außenschaltung des Sichters, die an die Stutzen 7, 10, 11, 14
angeschlossen wird, bestehend aus Rohrleitungen, Abschlußorganen, Druckerzeuger,
Staubabscheider, Dosiergerät Meß- und Regelorganen usw. ist hier nicht dargestellt.
Es sind zahlreiche zweckmäßige Anordnungen bekannt.
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