專利名稱：離心式風力篩分機的篩分輪的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種離心式風力篩分機的篩分輪，它有一些由篩分空氣逆其離心方向從外向里流過的排列成環(huán)形平行于旋轉軸線延伸的葉片，葉片裝在帶篩分輪輪轂的圓盤與環(huán)狀蓋板之間，葉片之間的流道由葉片彼此隔開間距并朝旋轉軸線方向延伸的表面構成。
篩分設備原則上用于將彌散在流體中的篩分物分離為細粒級和粗粒級。根據工藝流程方面的要求，這種流體可能是氣體或蒸汽狀的或液體狀的篩分介質。最終產品所期望的粒度等級必須始終滿足有關各種等級的粒度分布方面預定的條件。
對于某些用途的產品的細度提出了高的要求。其中要求細粒級和粗粒級的粒度分布不應在一個不希望的寬的范圍內重疊，也就是說應達到盡可能精確地分離粒度等級。
因為大多涉及大量篩分物，所以分離所需的能量大大提高了生產成本，人們一直謀求預期的結果能在消耗盡可能低的能量并因而低成本的情況下獲得。
為了在能量消耗比較低的情況下生產很細的篩分物，具有分離輪(Abweiserad)的離心式風力篩分機是優(yōu)先的篩分機之一。為了將篩分物精確分離為細粒產品和粗粒產品，要求在分離輪的所有流道內流體以相同的平均徑向速度均勻地流過。
然而，即使在最合理地設計流體入口時也不能避免由于紊流的流動狀況以及尤其在分離輪有較長的軸向距離時流體只能是不均勻地流過葉片間的通道。其后果是，與在均勻流動時可能的值相比，分離得不精確和流量較小。
K.Leschonski和K.Legenhausen已經對具有分離輪的篩分設備中的流場進行了研究。發(fā)表在Chemical Engineering and Processing(31(1992)131-136)中的論文介紹了以篩分輪葉片為界的流道內部的流動狀況。
研究結果區(qū)分了三種不同的流動形式。它們可歸因于三種不同的工作狀態(tài)。這些工作狀態(tài)的主要特點在于在分離輪外圓周處沿流動流體的速度(V)與旋轉的分離輪圓周速度(Vs)之比，對此可見圖5。
只有在流動平行于篩分輪延伸時才能形成大體均勻的流動。所期望的這種均勻的流動只有在分離輪外圓周處沿流動流體的速度(V)與旋轉的分離輪圓周速度(Vs)相等時才能獲得。
在速度不相等時產生渦流，這種渦流惡化分離精度并最終對細度帶來負面的影響。也就是說在篩分輪內部沿流道的徑向長度細粒度與粗粒度的分離界線(Trenngrenze)不是恒定的。細粒最高亦即最細的分離界線位于分離輪的外圓周上，并隨著朝分離輪旋轉軸線方向的半徑減小而變壞。通常粗粒已在輪的外圓周處被分離并進入粗粒產品中。只有細粒產品才能進一步向分離輪內部推進并隨著流體的流動排入細粒產品中。但是若由于在分離輪流道內形成不希望的渦流而使粗的顆粒被繼續(xù)向內攜帶，那么它們只能在位于分離輪內部半徑處的分離界線后才被分離出來。因為此分離界線比在分離輪外圓周處的分離界線粗，所以粗顆粒的某些部分未能分離出來并因而進入細粒產品中。在這些情況下認為分離精度是差的。
因此力爭分離輪有均勻的入流，以免形成惡化分離界線的渦流。DE4326604A1公開了用于獲得一種均勻流動的第一種方案。在那里流入分離輪內含彌散篩分物的流體的流動在分離輪流道以外均勻化并逐漸加速到分離輪的圓周速度。為此借助于與此分離輪固定連接和能加速流體流動的構件，它們從分離輪圓周區(qū)起沿徑向向外延伸。
在另一種按DE 19513745A1的先有技術中，采取措施減小渦流，即，將分離輪轉子盤的直徑選得如此之大，以致使轉子盤的外邊緣一直延伸到固體或流體輸入通道并由此構成此通道的側邊界。因此避免沿分離輪周向流體流動的劇烈減速。在這里也力求使流體的流速與分離輪的圓周速度基本相等。
但是在有些情況下不可能實現在分離輪圓周區(qū)的這種速度匹配。在按DE 19513745A1和由K.Leschonski與K.Legenhausen公開的分離輪中，分離輪的入流通過載流體的切向輸入裝置實現。當改變分離輪的轉速時，例如為獲得更細的提取物而提高分離界線，則必須同時提高載流體的切向流速，這只有通過增加載流體的流量才能達到。然而這樣做必然導致降低細粒產品的實收率。
因此在DE 4326604A1中介紹了一種在外圓周設環(huán)形盤的分離輪，環(huán)形盤借助于它的帶動效果使分離輪能有均勻的入流，但沒有規(guī)定切向入流。因此可以造成在分離輪外圓周處沿流動流體的速度(V)等于旋轉的分離輪周向速度(Vs)的狀況，這種狀況引起在流道內均勻的流動并導致上面已說明的良好的結果。
但是在這種方案中也要求既有的工藝及結構條件完全允許在分離輪的外圓周上安裝這種構件，例如環(huán)形盤。而且并非始終能在分離輪處得到切向的入流。
在分離輪完全無定向入流的情況下，這種情況例如出現在某些風選機中或具有特殊機殼形狀的風力篩分機中，不能使用按先有技術的分離輪以在流道內得到均勻流動。
因此本發(fā)明的目的是設計一種分離輪，使得即使在分離輪外圓周處沿著流動的流體的速度(V)與旋轉的分離輪圓周速度(Vs)不相等時，亦即在分離輪外圓周處存在無定向的流動時，也能在流道內部實現均勻的流動。
此目的通過一個篩分輪達到，它在流道內部有裝上的配件，它們防止在流道內形成不希望的渦流。此目的尤其通過各權利要求的特征達到。
在離心式篩分輪中，布置成環(huán)形的葉片促使流動流體在以葉片為界的流道內部的角速度在離篩分輪旋轉軸線的任何徑向距離處是恒定的。在這種情況下形成的固體旋渦有一種特性，即它使在篩分輪外圓周處的分離界線為最小。流體連同內含的彌散顆粒進入輪的內部越深，亦即半徑越小，則分離界線就越大。
這就在篩分輪外圓周處提供了理想的分離條件。粗粒被分離在篩分輪之外，并因而不造成篩分輪的負擔，由此可以獲得高的細粒產品的實收率。但假如由于某種原因粗粒經?？赡苓M入篩分輪內部，則對這種顆粒適用一個較粗的分離界線，因此實際上大于分離界線的顆粒沒有在外圓周處分離出來，而可能進入篩分輪中心并與細粒產品一起排出。這導致粗粒與細粒產品之間不清晰的分離，此外篩分輪受粗粒的載荷，而這些粗粒本來在外圓周處就應立即分離掉的。篩分輪高的負荷導致降低細粒產品實收率和使篩分機的效率變壞。
造成粗粒可能不合要求地進入篩分輪內的一個原因是渦流，渦流在流道內形成并抽吸粗粒和將其輸送到篩分輪內部。
本發(fā)明已采取措施這樣來影響在流道內部的渦流形成，使得沒有或只有很少量的粗粒被吸入流道內。
在本發(fā)明的一種設計中規(guī)定，在流道的徑向中部的葉片界壁上安裝流動破碎裝置(Stroemungsbrecher)，使進入流道內的流體流動在流道沿徑向的第一個三分之一內便已破碎，渦流只能在流道的這一個三分之一內產生。因為渦流是吸入粗粒的原因，所以當渦流盡可能在篩分輪外圓周區(qū)內形成時粗粒便不再那么深入地吸入流道內。若粗粒能不那么深入地進入篩分輪內，則由粗粒造成的負載也小得多，粗粒進入內部并因而可能進入細粒產品中的可能性大大減小。
在其圓周速度(Vs)大于在分離輪外圓周處沿著流動的流體的速度(V)的篩分輪內流動的破碎，在篩分輪葉片沿旋轉方向在前方的界面上進行。
與之相反，在其圓周速度(Vs)小于在分離輪外圓周處沿著流動的流體的速度(V)的篩分輪內流動的破碎，在篩分輪葉片沿旋轉方向在后方的界面上進行。
其橫截面最好有正方形、矩形的或三角形形狀及軸向沿篩分輪葉片全長延伸的裝上的配件用作流動破碎裝置。但也可以根據使用情況采用其他各種橫截面形狀。
對于裝上的配件的形狀和位置有決定性意義的是，流入的流體從篩分輪葉片界面上所期望的分離地點及所期望的渦流形成地點。根據使用情況，亦即篩分輪和篩分機的空間結構以及要篩分的產品的性質，可以證明有利的是有一個不同的最佳渦流地點及可能有不同的渦流強度。當渦流的位置處于一個半徑上，而此半徑大于沒有使用裝上的配件時形成的渦流所處的半徑，則肯定可獲得經過改進的成果。
相比之下，降低渦流強度很可能意味著必需改善篩分。甚至發(fā)現在流道外圓周區(qū)內形成一定的渦流可導致改進篩分物與流動流體的彌散。這有利于細粒產品的提取，也就是說有更多的細粒產品可以從篩分物分離出來并通過篩分輪進入細粒產品級。
按本發(fā)明具有裝入的配件的篩分輪最好用于流體無定向入流地工作的篩分機中。使用按本發(fā)明的篩分輪可以取消篩分流體定向的預加速。
可以在這些篩分輪中應用裝入的配件，即它們的篩分輪葉片按選擇布置成相對于徑向直的、斜的或折角地延伸。
為了在篩分輪的流道內部保持盡可能低的徑向速度，篩分輪的軸向結構高度應選擇得盡可能大。但是對于軸向結構高度大的篩分輪，務必注意使流動流體的徑向速度基本上均勻地分布。徑向速度的均勻分布通過沿篩分輪軸向高度有不同的葉片徑向深度來達到。在通過環(huán)形蓋板排出細粒產品的設計中，葉片的深度沿軸向從帶有篩分輪輪轂的圓盤到環(huán)形蓋板減小。
沿篩分輪軸向高度有不同的葉片深度促使均勻地吸入流動流體并因而沿軸向高度流體有均勻的徑向速度。借助于這種新型的篩分輪可以增大篩分輪的高度，與此同時不會惡化篩分的質量。有不同葉片深度的篩分輪的設計也可以在無裝入的配件的篩分輪中利用來使徑向速度均勻化。
下面借助于附圖詳細說明本發(fā)明。


圖1表示按本發(fā)明的篩分輪具有直葉片和正方形橫截面的裝入的配件。
圖2表示按本發(fā)明的篩分輪具有斜的折角的葉片和正方形橫截面的裝入的配件。
圖3表示按本發(fā)明的篩分輪具有斜葉片和臺階狀的流動邊緣。
圖4表示按本發(fā)明的篩分輪具有斜葉片和在直與斜葉片段之間的拐彎區(qū)內的流動邊緣。
圖5是現有技術所提及的三種不同的流動形式。
圖1中的篩分輪由帶篩分輪輪轂(1)的圓盤(2)構成，圓盤(2)上有一些沿徑向和成環(huán)形延伸的縫，縫內可裝入篩分輪葉片(3)。沿篩分輪圓周均勻分布的葉片(3)被圓盤(2)與環(huán)形蓋板(4)固定。在一種實施方案中，不僅圓盤(2)和環(huán)形蓋板(4)而且葉片(3)均由鋼制成。葉片(3)通過釬焊或熔焊與圓盤(2)和蓋板(4)牢固連接。
若選擇用另一種不可熔焊或不可釬焊的材料例如陶瓷或塑料制造篩分輪葉片，則葉片最好通過粘結固定在圓盤(2)與蓋板(4)的縫內。但也可以采用其他各種連接技術。根據材料和使用情況可以證明另一種連接方式是最合理的。尤其是即使在采用鋼材時篩分輪葉片(3)也可以與圓盤(2)和蓋板(4)粘結。
在每個篩分輪葉片(3)沿旋轉方向的前方界面上固定裝入的配件(5)。此裝入的配件(5)有例如正方形的橫截面并軸向沿全部葉片高度延伸。它們可例如通過熔焊、釬焊或粘結與篩分輪葉片(3)的界面連接。
裝入的配件最好在一個公共半徑的圓軌跡上，此圓軌跡例如位于篩分輪葉片(3)徑向總寬度的外部三分之一內的一個區(qū)域內。
圖2所示篩分輪與圖1中表示的篩分輪的區(qū)別在于篩分輪葉片(3)的布局。這些篩分輪葉片(3)不是準確地沿徑向延伸，而是相對于徑向逆旋轉方向轉一個角度地布置。若篩分輪葉片(3)一直延伸到旋轉軸線附近，則篩分輪葉片(3)在內部區(qū)內保持沿徑向定位，篩分輪葉片(3)在外部區(qū)則相反，在那里它們相對于徑向轉一個角度地布置。因此篩分輪葉片(3)構成了一種帶拐彎的走向的流道。
還可以使用這樣的篩分輪葉片(3)，它們不深入地延伸到篩分輪的內部，而僅僅沿篩分輪外部徑向區(qū)延伸。圖3表示了這種設計。
裝入的配件可根據使用情況有不同形式的橫截面。例如在按圖3的篩分輪葉片(3)上裝入的配件沒有正方形橫截面，而基本上只是由臺階形的凸臺(6)構成，在一種最佳設計中凸臺(6)與篩分輪葉片(3)組合成一整體，無需另外與篩分輪葉片(3)連接。
為了使各個葉片(3)能有大的斜度并保持有足夠的流道，葉片(3)在它們位于里面的端部(7)設計成傾斜的。因此，即便采用許多并且厚度很大的葉片(3)，也能保持有足夠大的流道。
在本發(fā)明另一種設計中，篩分輪葉片由兩個分段組成。其中沿徑向在里面的分段徑向直線地延伸。沿徑向在外面的分段按圖4布置成斜的。在斜的與直的葉片段之間的拐彎位置處，內部分段的外端從拐彎位置伸出，并因而構成按本發(fā)明的流動邊緣。
權利要求
1.離心式風力篩分機的篩分輪，它有一些由篩分空氣逆其離心方向從外向里流過的排列成環(huán)形平行于旋轉軸線延伸的葉片，葉片裝在帶篩分輪輪轂的圓盤與環(huán)狀蓋板之間，葉片之間的流道由葉片彼此隔開間距并朝旋轉軸線方向延伸的表面構成，其特征為在流道內部設有影響流動過程的裝入的配件。
2.按照權利要求1所述的篩分輪，其特征為裝入的配件安裝在篩分輪葉片沿旋轉方向位于前方的那個界面上。
3.按照權利要求1所述的篩分輪，其特征為裝入的配件安裝在篩分輪葉片沿旋轉方向位于后方的那個界面上。
4.按照權利要求1至3所述的篩分輪，其特征為裝入的配件沿篩分輪的全部軸向高度延伸。
5.按照權利要求1至4所述的篩分輪，其特征為裝入的配件有正方形橫截面。
6.按照權利要求1至4所述的篩分輪，其持征為裝入的配件有矩形的橫截面。
7.按照權利要求1至4所述的篩分輪，其特征為裝入的配件有三角形橫截面。
8.按照權利要求1至7所述的篩分輪，其特征為裝入的配件設計為篩分輪葉片臺階形的凸臺。
9.按照權利要求1至8所述的篩分輪，其特征為篩分輪葉片具有沿篩分輪軸向高度為不同的葉片徑向深度。
10.按照權利要求9所述的篩分輪，其特征為葉片深度沿軸向從帶篩分輪輪轂的圓盤到環(huán)形蓋板減小。
11.按照權利要求10所述的篩分輪，其特征為葉片深度沿軸向從帶篩分輪輪轂的圓盤到環(huán)形蓋板連續(xù)變小。
12.按照權利要求11所述的篩分輪，其特征為葉片深度沿軸向從帶篩分輪輪轂的圓盤到環(huán)形蓋板以一個恒定的斜度連續(xù)變小。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種離心式風力篩分機的篩分輪,它有一些由篩分空氣逆其離心方向從外向里流過的排列成環(huán)形平行于旋轉軸線延伸的葉片,葉片裝在帶篩分輪輪轂的圓盤與環(huán)狀蓋板之間,葉片之間的流道由葉片彼此隔開間距并朝旋轉軸線方向延伸的表面構成,以及在流道內部存在影響流動過程的裝入的配件,它們尤其在分離輪外圓周處沿流動流體的速度不等于旋轉分離輪的圓周速度時保證在流道內部的均勻流動。
文檔編號B07B7/00GK1248498SQ9911847
公開日2000年3月29日 申請日期1999年9月2日 優(yōu)先權日1998年9月4日
發(fā)明者斯特凡諾·贊皮尼, 馬庫斯·亞當 申請人:霍索卡瓦阿爾彼股份公司及兩合公司