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Zentrifugalsiebvorrichtung für körniges Gut Die Erfindung betrifft
eine Zentrifugalsiebvorrichtung für körniges Gut.
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Das Hauptanwendungsgebiet der Erfindung ist die Klassierung von schwer
sortierbarem feuchtem Material, wie z. B. in der Kokereiindustrie, wo die Feuchtigkeit
der Kohle eine Agglomeration der Körner hervorruft, oder in der keramischen Industrie,
wo man bestrebt ist, durch Anfeuchten des Materials eine schädlich große Staubentwicklung
zu vermeiden.
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Bis jetzt bekannte Vorrichtungen arbeiten nach dem Prinzip der Schwerkraftausnutzung
auf Sieben von bestimmten Maschenweiten oder nach dem Prinzip der Ausnutzung zentrifugaler
Trägheitskräfte in Windsichtern. Um genaue Klassierergebnisse zu erlangen, muß man
im ersten Falle die Größe der Siebmaschen der Körnergestalt des Materials anpassen
und beachten, daß die Materialschicht auf dem Sieb entsprechend dünn ist. Schließlich
muß man die Größe der optimalen Geschwindigkeit und die Art der Bewegung des Materials
auf dem Sieb experimentell feststellen. Vor allen Dingen muß aber beachtet werden,
daß die Feuchtigkeit des Materials die zulässige Grenze nicht überschreitet.
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Die oben angeführten Bedingungen führen dazu, daß Maschensiebe im
allgemeinen eine kleine Leistung besitzen, daß also für größere Durchsätze Vorrichtungen
großer Ausmaße erforderlich sind. Die Feuchtigkeit verschlechtert besonders die
Siebbedingungen kleiner Körner, weil sich die Siebmaschen schon bei ziemlich kleinem
Wassergehalt verstopfen.
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Windsichter sind feuchtigkeitsempfindlicher und eignen sich hauptsächlich
für leichte Körper oder für Fälle, wo die Fraktionen große Unterschiede der spezifischen
Gewichte aufweisen, wie z. B. Getreidekörner und Spreu.
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In der Kokereiindustrie ist das Durchsieben der Kohle ein wichtiges
Problem, weil sich die neuzeitliche Technologie der Koksgewinnung auf die genaue
Scheidung entsprechend großer Körner und verschiedener Kohlengefügebestandteile
stützt. Die Hauptschwierigkeit liegt hierbei in der verhältnismäßig großen Kohlenfeuchtigkeit
von 8 bis 10% und in der Notwendigkeit kleiner Siebmaschen von 0 bis 3 mm. Es wurde
versucht, bis zu einer Temperatur von 40 bis 60° C elektrisch gewärmte Siebe anzuwenden,
von einer Länge von etwa 18 m, einer Siebfläche von etwa 35 m'-' und einer Stundenleistung
von 100 bis 120 t bei einem Wassergehalt der Kohle von 8 bis 10%. Der Mangel dieser
Vorrichtung ist ein ungeheurer Energieverbrauch, sehr große Ausmaße und eine verhältnismäßig
kleine Leistung. Außerdem sind die Installations- und Betriebskosten sehr hoch Die
obenerwähnten Unvollkommenheiten beseitigt die Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung,
welche praktisch von der Kohlenfeuchtigkeit unabhängig ist, dadurch, daß eine um
eine vertikale Achse drehbare rotationssymmetrische Streuscheibe, welche auf ihrer
oberen Fläche im Bereich ihres Umfanges einen Kranz von in Drehrichtung gesehen
von innen nach außen zurückverlaufenden Schaufeln aufweist, einen oberhalb der Scheibe
angeordneten Einlauf für das Siebgut, und mindestens einen konzentrisch um die Scheibe
herum angeordneten Siebkamm, bei welchem die dem Siebgutstrom zugewandten Oberflächen
der Siebkammzähne gegen die Waagerechte geneigt sind.
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Die erfindungsgemäße Siebvorrichtung ist in den Zeichnungen in Form
von erläuternden Beispielen schematisch dargestellt.
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F i g. 1 zeigt den senkrechten Schnitt einer Vorrichtung mit zwei
Siebkämmen (entsprechend der in F i g. 4 C dargestellten Ausführungsform); F i g.
2 zeigt die Ansicht von oben auf die Streuscheibe und den Siebkamm, der hier aus
Plättchen besteht; F i g. 3 veranschaulicht die Wirkung des Kräftesystems auf die
Körner des zu siebenden Materials; F i g. 4 zeigt einen Axialschnitt des Siebkammes
aus Plättchen, wobei die Ausführung A den Kamm mit Abprall nach oben, Ausführung
B den Kamm mit Abprall nach unten, Ausführung C eine Vorrichtung mit zwei untereinander
angeordneten Kämmen, Ausführung D eine Vorrichtung mit zwei konzentrisch
angeordneten
Kämmen und die Ausführung E eine Kombination der Ausführung C und D darstellt.
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F i g. 5 zeigt einen Längsschnitt mit denselben Ausführungen wie F
i g. 4, nur sind an Stelle der Plättchen Saiten vorgesehen.
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Die gezeigte Siebvorrichtung -gemäß Erfindung besitzt einen Aufgabetrichter
1, welcher an Regulierschrauben 2 aufgehängt ist. Unterhalb befindet sich die Streuscheibe
4, welche kurze Schaufeln 5 vorzugsweise aus Hartstahl besitzt, von einer Anordnung
ähnlich den Schaufelrädern im Radialgebläse. Durch Senken des Aufgabetrichters 1
verengt sich der Abstand zwischen dem Boden der Streuscheibe 4 und der unteren Kante
des Aufgabetrichters 1. Auf diese Weise wird die in der Vorrichtung zu klassierende
Kohlenmenge in der Zeiteinheit reguliert. Den Totraum der Streuscheibe 4 beseitigt
der Kegel 3. Der Antrieb der Streuscheibe 4 ist auf der Konstruktion 15 befestigt
und besteht aus der Welle 9, dem Drucklager 10, den Radialkugellagern
11, dem unteren und oberen Lagergehäuse 12-13 und der Keilriemenscheibe 14.
Die Gehäuseaußenwand 20 und die Innenwand 21 sind ein wesentlicher Teil der Vorrichtung
und bilden die Innenkammer 16 und die Außenkammer 17. Der Boden der Außenkammer
17 ist ein Teller 18. Aus dem Aufgabetrichter 1 fällt das zerkleinerte Material
auf die Streuscheibe 4, welche dem Material die für die Absiebung erforderliche
kinetische Energie verleiht. Infolge der Bewegung längs der Schaufel 5 nimmt das
Material an Geschwindigkeit C und durch die Drehbewegung an Umfangsgeschwindigkeit
u zu (s. F i g. 3). Nach Verlassen der Streuscheibe 4 bewegt sich das Material auf
der Resultierenden V, welche mit der Tangente der Streuscheibe 4 im Auslaufpunkt
den Winkel ß bildet. Der Winkel a bestimmt die Zurückbiegung der Schaufeln der Streuscheibe
4 gegen den Radius r. Der Winkel ß, welcher die Bewegungsrichtung der Kohle bestimmt,
muß genau festgestellt werden, sonst wird der Arbeitsgang der Vorrichtung abnorm,
besonders bei Anwendung von Plättchen. Der Winkel ß ist abhängig vom Winkel a. Die
Feststellung des Winkels ß bereitet keine Schwierigkeit, wenn alle Schaufeln der
Scheibe genau gleich zurückgebogen und gut geglättet sind. Für die praktische Ermittlung
des Winkels ß genügt es, um das Laufrad einen flachen Sperrholzring zu legen, auf
welchem eine dünne Schmierfettschicht aufgetragen ist. Kohlekörner, welche das Laufrad
verlassen, zeichnen auf dem Sperrholzring genau ihre Bewegungsrichtung und bestimmen
damit den Winkel ß.
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Um das Laufrad 4 ist in der einfachsten Ausführung nach F i g. 2 und
4 A ein Kamm 8 angeordnet, welcher aus einem Flachring 6 besteht, auf welchem senkrecht
zu seiner Fläche schlag- und verschleißfeste dünne Stahlplättchen 7 befestigt sind.
Die Stahlplättchen 7 besitzen zwei charakteristische Kennzeichen, und zwar: ihre
Flächen liegen unter einem genau bestimmten Winkel zum Radius der Streuscheibe 4,
und ihre Stirnkanten, von der Seite der Streuscheibe 4 gesehen, sind, wie die Erfahrung
nachwies, am vorteilhaftesten unter einem Winkel von 45=' abgeschnitten. Übereinstimmend
mit der Richtung der Resultierenden und einer durch die Größe der Resultierenden
ausgedrückten Geschwindigkeit, verläßt das Material die Streuscheibe 4 und trifft
auf den um das Laufrad gelegenen unbeweglichen Kamm 8, in welchem die Stahlplättchen
7, gleichfalls unter dem Winkel f zur Tangente des Laufrades 4 im Auslaufpunkt des
Materials angeordnet sind; d. h., die Stahlplättchen 7 sind parallel zur Bewegungsrichtung
des Materials angeordnet. Das Material schlägt also stirnseitig in den Schlitz zwischen
den Stahlplättchen 7 und auf die Vorderkante derselben, welche mit der Bewegungsrichtung
des Materials, welche aus Rücksicht auf den kurzen Weg vom Laufrad 4 zum
Kamm 8 als waagerecht angenommen wird, einen Winkel von ungefähr 135g' in
sämtlichen Ausführungen bilden. Kleinere Körner als der Schlitz zwischen den Stahlplättchen
dringen in die Innenkammer 16, die größeren Körner prallen an den Stahlplättchen
7 ab und gelangen in die Außenkammer 17.
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F i g. 4 B zeigt eine Umkehrung der vorherigen Ausführung des Kammes
um 180°. In diesem Falle dringen die Körner, welche kleiner als der Schlitz zwischen
den Stahlplättchen sind, in die Außenkammer 17, während die größeren in die Innenkammer
16 abprallen.
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F i g. 4 C stellt eine Ausführung dar, welche zwei Kämme enthält.
Im oberen Ring sind die Stahlplättchen so wie in den vorherigen Ausführungen unter
dem Winkel 8 zur Tangente des Laufrades angeordnet, während im unteren Ring die
Stahlplättchen umgekehrt sind und mit derselben Tangente einen Winkel von 90'+/3
bilden, d. h. daß beide Neigungswinkel spiegelbildartig zueinander stehen.
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Die Abstände zwischen den Stahlplättehen in beiden Kämmen sind grundsätzlich
gleich. Körner, die kleiner als die Schlitze im oberen Ring sind, fallen in die
Außenkammer 17, während die größeren, die an die Stirnfläche der oberen Stahlplättchen
prallen, wobei ein Teil einer Zerkleinerung unterliegt, auf die unteren Stahlplättchen
fallen. Dabei erfolgt eine Nachsiebung, d. h., die restlichen kleinen Körner gelangen
zwischen den unteren Stahlplättchen ebenfalls in die Außenkammer 17 und die größeren
in die Innenkammer 16. Im Falle einer konzentrischen Einstellung von zwei Kämmen
(Ausführung nach F i g. 4) besitzt das Feinkorn aus dem ersten Durchlauf, d. h.
das Material, welches zwischen den Schlitzen des ersten, näher der Mitte gelegenen
Kammes durchfällt, beinahe noch seine ganze kinetische Energie, weil nur der Luftwiderstand
auf kurzem Wege und eventuell eine geringe Reibung der Stahlplättchenflächen einen
Verlust veranlassen könnte. Der Aufschlag auf den zweiten, äußeren Kamm, verursacht
eine weitere Absiebung, nur in anderen Grenzen, die von den engeren Schlitzen zwischen
den Plättchen des äußeren Kammes diktiert sind. Die mittlere Fraktion fällt zwischen
den Kämmen in die Kammer 23, welche durch das Einsetzen der Scheidewand 22 zwischen
die bisherigen Wände 20 und 21 entstanden ist. Der Kornaufbau dieser Fraktion liegt
in den Grenzen der Schlitzbreiten beide Kämme. Beide Kämme können auch dementsprechend
eingestellte Unterkämme besitzen (Ausführung F i g. 4E). An Stelle von Ringen mit
Stahlplättchen kann man Ringe mit eingespannten Saiten aus Stahldraht oder Kunststoff
anwenden. Kämme mit solchen eingebauten Saiten sind aus der F i g. 5 ersichtlich.
Die Saiten sind unter dem gleichen Winkel gespannt wie die Stirnkanten der Stahlplättchen
7 und erfüllen den gleichen Zweck. Saiten erlauben aber das Durchsieben eines noch
feuchten Materials, welches sonst in den Stahlplättchen ankleben und
die
Schlitze verstopfen würde. Das Spannen der Saiten erfordert eine andere Kombination
und eine größere Anzahl Ringe 6, wie das in F i g. 5 gezeigt wird. Proben, die mit
Kämmen nach der Ausführung A, B und C durchgeführt wurden, ergaben, daß der Wirkungsgrad
der mit Saiten bespannten Kämme größer ist, weil hierbei z. B. die Kohlenfeuchtigkeit
die Leistung der Siebvorrichtung praktisch nicht verringert. Bei Stahlplättchenkämmen
dagegen verstopfen sich die Schlitze bei einem Wassergehalt der gemahlenen Kohle
über 15 %.
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Es ist darauf zu achten, daß die Stirnkanten der Stahlplättchen wie
auch die Saiten einen Neigungswinkel im Verhältnis zur Waagerechten von ungefähr
45° bilden.
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Die Doppelkämme (F i g. 4 C und 5C) ermöglichen im Effekt ein
höheres Ausbringen an Feinkorn, weil das Kleinkorn, welches am Oberkamm abprallt
oder durch das Zerschlagen des Grobkornes am oberen Kamm entstanden ist, einer Nachsiebung
auf dem Unterkamm unterliegt.
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In der Ausführung nach F i g. 4 D, 4 E und 5 D, 5 E mit konzentrisch
angeordneten Kämmen erhält man mehr Fraktionen, und zwar in folgenden Grenzen: Fraktion
1-a von einer Korngröße oberhalb der Schlitzbreite des Innenkammes, Fraktion 2-a
in Grenzen der Schlitzbreite beider Kämme und Fraktion 3-a unterhalb der Schlitzbreite
des Außenkammes.
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Obwohl die Siebvorrichtung vor allem zum Klassieren von zerkleinertem
Material oder Schüttgut dient, kann sie gleichfalls zum Absondern von Sedimenten
bestimmter Granulation aus Flüssigkeiten dienen.
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Die Vorrichtung ist einfach in der Konstruktion und billig in der
Herstellung und im Betrieb. Der Verbrauch an elektrischer Energie auf die Einheit
des verarbeiteten Materials ist- im Vergleich zu den bisher bekannten Siebvorrichtungen
ungewöhnlich klein, bei gleichzeitig sehr hohem Prozentsatz der nutzbaren Siebfläche,
welche 9011/o überschreitet. Eine ungewöhnlich wertvolle Eigenschaft der Vorrichtung
ist ihre geringe Baugröße im Verhältnis zu ihrer hohen Leistung.