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Die Erfindung betrifft einen Stabkorbsichter zum Sichten von körnigem Sichtgut, umfassend ein Gehäuse mit Sichtluftzuführung, einen Stabkorb mit über den Rotorumfang verteilt angeordneten Turboelementen, eine Zuführvorrichtung für das Sichtgut, eine Austragsvorrichtung für das Feingut, eine Austragsvorrichtung für das Grobgut.
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Zur Trennung von körnigen Feststoffen in unterschiedliche Fraktionen mit verschiedenen Korngrößen werden in der Regel Sichter eingesetzt, welche mit Hilfe von Druckluft eine feinkörnige Fraktion von einer grobkörnigen Fraktion des körnigen Feststoffes abtrennen. Neben der Trennung eines Stoffes in verschiedene Korngrößenfraktionen gleicher Zusammensetzung, können diese Sichter auch verschiedene Fraktionen unterschiedlicher Zusammensetzung voneinander trennen, wobei die unterschiedlichen Fraktionen unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweisen, wie beispielsweise unterschiedliche Dichte und/oder unterschiedliche mittlere Korngröße. Je nach Einsatzart unterscheiden sich die eingesetzten Sichter voneinander und je nach Wirkungsprinzip sind diese Sichter in verschiedene Typen einteilbar.
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In gattungsgemäßen Windsichtern erfolgt die Trennung des körnigen Feststoffes durch das unterschiedliche Schwerkraftverhalten der verschieden schweren Partikel der unterschiedlichen Fraktionen in einem Luftstrom. Hierzu wird das aufzutrennende Sichtgut aufgewirbelt und die weniger dichten und in Luft schwebefähigen Teilchen werden durch den Luftstrom mitgerissen, während die schwereren Teilchen, die dafür zu träge sind, zurückbleiben, Somit kann das Sichtgut im einfachsten Fall in eine Schwer- und eine Leichtfraktion getrennt werden.
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Eine besondere Form von Windsichtern stellen Stabkorbsichter dar, in denen die Sichtzone durch einen rotierenden Stabkorb gebildet wird. Der in diesem Sichter vorhandene und eingehauste Stabkorb wirkt ähnlich wie ein Walzenlüfter, wobei die leichte Fraktion entgegen der Luftförderwirkung des Stabkorbes, die Luft aus dem Stabkorbinneren nach außen transportiert, durch entsprechende Luftführung unter zwang und Anwendung von entsprechenden Druckunterschieden von außerhalb des Stabkorbes in das innere des Stabkorbes gefördert wird. Der rotierende Stabkorb in einem Stabkorbsichter teilt das innere des Sichters somit in zwei voneinander getrennte Räume auf, nämlich einen ersten etwa zylindrischen Raum innerhalb des Stabkorbes, der begrenzt ist durch den äußeren Umfang des Stabkorbes, und einen zweiten etwa ringförmigen Raum, der begrenzt ist durch die Einhausung des Stabkorbes und nach außen durch die äußere Kontur des Stabkorb als Grenze nach innen. Der Einsatz des Stabkorbes ermöglicht eine Auftrennung von verschiedenen Kornfraktionen mit hoher Trennleistung und einstellbarer Trenngrenze.
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Die Wirkung des Stabkorbsichters basiert aber nicht allein auf der Luftförderwirkung des Stabkorbes. Es ist vielmehr eine Zusammenschau verschiedener Einzelwirkungen, welche das Prinzip des Stabkorbsichters charakterisieren. Neben der Luftströmung unter Zwang wird das zu trennende körnige Gut einerseits durch die mit dem Stabkorb rotierende Luft und auch durch Kontakt mit den Turboelementen, den Stäben, auf die Umfangsgeschwindigkeit des Stabkorbes beschleunigt. Durch das Zusammenwirken der auf die Sichtgutteilchen wirkenden Fliehkraft und der Luftströmung wird eine Auftrennung des Sichtgutes in eine Grobgut- und Feingutfraktion herbeigeführt.
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Das Feingut wird hierzu durch die Luftströmung entgegen der Richtung der Fliehkraft durch die rotierenden Stäbe des Stabkorbes nach innen gefördert und verlässt dort gemeinsam mit der Sichtluft den Sichter, während das Grobgut durch die Fliehkraft zum äußeren Rand des Sichtergehäuses befördert wird und dort durch Schwerkraft nach unten aus der Sichtzone ausgetragen wird.
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Verschiedenen Ausführungsformen von Stabkorbsichtern sowie deren Anwendungen in Kombination mit Rollenpressen, z. B. in Umlaufmahlanlagen, werden in KHD Symposium '92 Band 1, 1993, der KHD Humboldt Wedag AG, Aufsatz von A. Süßegger Sichter-Report '92 auf Seite 63–72 beschrieben.
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Bedingt durch den Aufbau von Stabkorbsichtern ist der rotierende Stabkorb durch den Kontakt mit dem zu trennenden körnigen Gut einem hohen Verschleiß ausgesetzt. Eine erste schleißende Wirkung entsteht durch den Aufprall des Sichtgutes auf die Turboelemente des sich mit hoher Geschwindigkeit drehenden Stabkorbes. Eine starker Verschleiß ist auch an der Innenseite der Einhausung beobachtbar, der durch den Aufprall der beschleunigten schweren Partikel gegen die Sichterinnenwand entsteht, wenn die schweren Partikel des Sichtgutes mit großer Wucht an das Sichtergehäuses geschleudert werden. Folglich muss diese regelmäßig gewartet werden, wodurch hohe Kosten entstehen.
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Die Prallwirkung im Stabkorbsichter hat nicht nur Verschleißwirkung, sondern sie verringert auch die Trennleistung des Stabkorbsichters in unnötiger Weise. Würde das Sichtgut nicht an die Einhausung geschleudert werden, wodurch es an kinetischer Energie verliert, so würde das Sichtgut mehrfach außen mit der rotierenden Luft um den rotierenden Stab rotieren, wobei die leichtere und die schwerere Fraktion mehr Zeit hätten, sich voneinander zu trennen, wodurch die Trennleistung des Stabkorbsichters noch weiter verbessert würde.
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Bei idealer Funktion des Stabkorbsichters wird das Sichtgut seitlich in das etwa schneckenförmige Sichtergehäuse, das den Stabkorb einhaust, eingeleitet und dort in einer Schraubenlinie um den rotierenden Stabkorb geführt. Dabei wird das Sichtgut entlang seines Weges aufgewirbelt und homogen im äußeren Sichterraum verteilt, so dass mit zunehmender Höhe des Stabkorbsichters auch die Trennleistung zunimmt. Im Regelfall findet die Verwirbelung des Sichtgutes aber nur unvollständig statt, weil durch den Wandkontakt das Sichtgut im äußeren Sichterraum an Geschwindigkeit verliert, so dass ein Teil des Feingutes mit dem Grobgut ausgetragen und sich dadurch die Trennleistung des Stabkorbsichters unnötig verringert.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Sichter zum Sichten von körnigem Gut zur Verfügung zu stellen, der die erwähnten Nachteile beseitigt. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, einen stabkorbsichter zur Verfügung zu stellen, welcher eine gegenüber bestehenden Stabkorbsichtern eine noch höhere Trennleistung aufweist und einen geringeren Verschleiß zeigt.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch den Sichter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Der erfindungsgemäße Sichter umfasst ein Gehäuse mit Sichtluftzuführung, einen Stabkorb mit über den Rotorumfang verteilt angeordneten Turboelementen, eine Zuführvorrichtung für das Sichtgut, eine Austragsvorrichtung für das Feingut, eine Austragsvorrichtung für das Grobgut und erhält erfindungsgemäß plattenförmige pneumatische Leitelemente, die ringförmig um den Stabkorb angeordnet sind, sich in axialer Richtung des Stabkorbes erstrecken und sich terassenartig oder dachziegelartig überlappen, wobei die pneumatischen Leitelemente durch einen Spalt voneinander getrennt sind und eine Luftzufuhr für Druckluft bilden.
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An der dem Stabkorb abgewandten Seite der pneumatischen Leitelemente wird Druckluft in das Sichtergehäuse eingeleitet. Durch den auf dieser Seite höheren Druck fließt die Luft durch den Spalt der pneumatischen Leitelemente und gelangt in den Innenraum des oben beschriebenen äußeren Sichterraums.
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Durch die pneumatischen Leitelemente, die terassenartig auf der Innenwand des Sichters angeordnet sind, wird ein sich in Umfangsrichtung der Einhausung strömender Luftfilm erzeugt. Dieser Luftfilm entfaltet zwei Wirkungen. Einerseits verhindert der Luftfilm den direkten Aufprall der in die Grobkornfraktion abgeschiedenen Körner. Andererseits wirkt der Luftfilm wie eine pneumatische Fördereinrichtung, mit deren Hilfe das Sichtgut in einen fluidisierten Zustand versetzt und in eine kreisförmige oder spiralförmige Bahn gebracht wird.
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Durch den längeren Weg, den das Sichtgut beim entlang der spiralförmigen Bahn im Sichter zurücklegt, steigt die Verweildauer des Sichtgutes im äußeren Sichterraum, was eine verbesserte Trennleistung des Sichters zur Folge hat. Weil die Trennleistung des Sichters verbessert ist, ist es möglich, die Sichterhöhe zu verringern und mit eine geringere Stabkorbhöhe vorzusehen. Die aktive Fläche zwischen äußerem und innerem Sichterraum wird dadurch verringert, somit also die Sichtzone verkleinert, gleichwohl ist die Trennleistung des erfindungsgemäßen Stabkorbsichters gleich oder besser als bei bekannten Stabkorbsichtern. Durch die verbesserte Trennleistung kann somit also Bauhöhe des Stabkorbes eingespart werden, ohne dass die Trennleistung dadurch verringert wird. Eine verringerte Bauhöhe bedeutet auch einen geringeren Energiebedarf, der bei einem Tagesdurchsatz von 4.000 t täglich, dem Durchssatz einer mittleren Zementproduktionsanlage, schon bei geringfügigen Einsparungen, erhebliche Kostenvorteile bietet.
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In einfachster Form können die pneumatischen Leitelemente zur Erzeugung des rotierenden Luftfilms an der Innenwand des Sichtergehäuses mit gängigen Verbindungselementen, wie Schrauben oder Niete befestigt oder auch durch Schweißung verbunden werden.
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Möglich ist aber auch, die pneumatischen Leitelemente an deren beiden Rändern an Tragelementen lösbar zu befestigen z. B. durch Flacheisen, Schraubverbindungen, Klemmverbindungen oder dergleichen, wobei die Tragelemente ihrerseits mit Verbindungselementen im Sichtergehäuse lösbar befestigt sind. Auf diese Weise lassen sich die einzelnen pneumatischen Leitelemente einfach und schnell auswechseln.
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Als Tragelemente können beispielsweise auch am Boden und an der Decke des Sichtergehäuses angebracht werden, zwischen denen die pneumatischen Leitelemente dann eingesetzt werden.
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Denkbar ist auch, die pneumatischen Leitelemente an deren Enden mit drehbaren Schraubverbindungen, die in Längsrichtung der pneumatischen Leitelemente befestigt werden, drehbar an den Tragelementen zu befestigen.
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Die pneumatischen Leitelemente können dann in einer vorteilhaften Ausführung in Längsrichtung drehbeweglich angeordnet sein und der Neigungswinkel somit nach Bedarf eingestellt werden. Die Größe des Spaltes zwischen den pneumatischen Leitelementen kann dann nach Belieben variiert werden und die Stärke des rotierenden Luftfilms als Förderstrom durch die Position der pneumatischen Leitelemente kontrolliert werden.
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Mit der drehbaren Anordnung ist es somit auch möglich, die pneumatischen Leitelemente so zu drehen, dass sie aufeinanderliegen und der Spalt vollständig geschlossen ist. Dadurch kann die Luftzufuhr von außen in den Stabkorbsichter durch die Stellung der pneumatischen Leitelemente kontrolliert werden.
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Zur Erzeugung eines definierten Abstandes zwischen den pneumatischen Leitelementen können zwischen diesen einzelne oder mehrere Abstandhalter auf der Oberfläche der pneumatischen Leitelemente angebracht werden.
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Vorzugsweise beträgt der Neigungswinkel der pneumatischen Leitelemente gegenüber der Tangentiale der Sichtereinhausung weniger als 30°, da mit zunehmendem Neigungswinkel die Förderluft eine zunehmend radiale Komponente aufweist und daher der Förderung des Sichtgutes in einer Schraubenlinienform entgegenwirkt. Ist der Neigungswinkel andererseits zu gering, so ist ein ausreichend starker Luftstrom gewährleistet und die Partikel werden nicht mehr effizient gefördert. Der Neigungswinkel der pneumatischen Leitelemente hat somit eine große Auswirkung auf die Effizienz des Luftfilmes. Im bevorzugten Bereich sollte gemäß der Erfindung der Neigungswinkel 10° bis 26° gegenüber der Tangentialen auf der schneckenförmigen Stabkorbeinhausung betragen und die Luftzufuhr durch die pneumatischen Leitelemente sollte des weiteren so gestaltet sein, dass die Luft mit einer Geschwindigkeit von 10 m/s bis 30 m/s durch die pneumatischen Leitelemente hindurchfließt. Es ist nicht nur Luft zur Erzeugung des Luftfilms geeignet. Stall Frischluft als Luft können auch andere Industriegase verwendet werden, wie beispielsweise heiße Abgase eines Ofens oder Brenngase eines Calcinators. Die Verwendung von heißen Abgasen als Förderstrom ist dann sinnvoll, wenn das Sichtgut nicht nur getrennt, sondern gleichzeitig mit der Sichtung auch getrocknet werden soll. Die Zufuhr von Heißluft verhindert auch ein Agglomerieren des Sichtgutes, wenn dieses eine Restfeuchtigkeit aufweist oder gar nass ist.
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Wird der erfindungsgemäße Sichter in einer Umlaufmahlanlage unter Einsatz einer Walzenmühle betrieben, so kann der Einsatz von Heißluft in oben beschriebener Weise einen Desagglomerator, der der Walzenmühle nachgeschaltet ist, entbehrlich machen. Als Heißluft wird im Rahmen dieser Offenbarung eine Luft mit einer Temperatur von mindestens 35° verstanden.
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Trotz des Luftfilms als Förderstrom ist der Verschleiß nicht vollkommen ausgeschlossen, weil gröbere Partikel durch den Luftfilm auf die pneumatischen Leitelemente stoßen. Um den Verschleiß zu verringern, kann daher die Oberfläche der pneumatischen Leitelemente, die im Regelfall aus Stahlblech bestehen, mit einer keramischen Beschichtung versehen sein. Alternativ können die pneumatischen Leitelemente auch vollständig aus verschleißfestem und/oder warmfestem Material bestehen. Geeignete Materialien hierfür sind nicht oxidische Keramiken wie bspw. Siliziumcarbid oder Wolframcarbid oder auch oxidische Keramiken wie beispielsweise Aluminiumoxid.
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Je nach Führung des Sichtgutstroms in den äußeren Sichterraum ist der Verschleiß in der Regel örtlich begrenzt. Um Kosten für eine Beschichtung zu sparen, kann nur der starkem Verschleiß unterliegende teil beschichtet werden.
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Der erfindungsgemäße Sichter kann so gestattet sein, dass die gesamte Innenwand der Einhausung des Stabkorbes mit den pneumatischen Leitelementen verkleidet ist. Denkbar ist aber auch, dass die pneumatischen Leitelemente mehrere Gruppen bilden, die jeweils eine eigene Einheit darstellen. Die einzelnen Gruppen können dann z. B. gleichmäßig verteilt an einigen Stellen des Sichters angebracht sein. Bevorzugt ist allerdings, dass mindestens 50% der Fläche der Innenwand mit den pneumatischen Leitelementen bedeckt ist.
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Die Erfindung und deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
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1 einen Vertikalschnitt des erfindungsgemäßen Stabkorbsichters mit pneumatischen Leitelementen,
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2 einen Horizontalschnitt von 1,
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In 1 ist ein vertikaler Schnitt durch einen Stabkorbsichter 1 dargestellt, der im Zentrum einen rotierenden Stabkorb 2 aufweist, von dem durch den hier dargestellten Schnitt nur zwei Stäbe 2a und 2b sichtbar sind. Stabkorb 2 ist aufgebaut wie eine zylindrische Trommel, wobei der rohrförmige Mantel der Trommel aus regelmäßig um den Umfang verteilten Stäben besteht. Diese Stäbe haben ein Flügelprofil und weisen bei Rotation des Stabkorbes 2 eine Luftförderwirkung auf, weswegen die Stäbe im Allgemeinen als Turboelemente bezeichnet werden. Der rotierende Stabkorb 2 mit den Turboelementen wirkt somit ähnlich wie ein Walzenlüfter. Eine in der axialen Mitte vorliegende Welle 3 ist mit dem Stabkorb 2 über eine Aufhängung 4 verbunden und die selbst durch einen Motor 5 angetriebene Welle 3 treibt den Stabkorb 2 rotierend an. Der rotierende Stabkorb 2 teilt den Stabkorbsichter 1 in zwei wesentliche Räume des Stabkorbsichters 1 auf. Ein erster, etwa zylindrischer Sichterraum 6 ist im Inneren des Stabkorbes 2 vorhanden. Hingegen Ist ein etwa ringförmiger äußerer Sichterraum 7 begrenzt durch die äußere Kontur des Stabkorbes 2 und der Einhausung 8 des Stabkorbes 2. Der erste, innere Sichterraum 6 ist nach oben geöffnet und mit einer Austragsvorrichtung 9 für Feingut 10 verbunden. Der zweite, äußere Sichterraum 7 ist hingegen mit einer Austragsvorrichtung 11 für Grobgut 12 verbunden, welche in der vorliegenden Zeichnung als eine nach unten reichende Verlängerung des ringförmigen äußeren Sichterraumes 7 den Stabkorb 2 als Ringraum umschließt. Durch diesen Ringraum fällt das Grobgut 12 aus dem äußeren Sichterraum 7 nach unten heraus.
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Zum Sichten von Sichtgut 13 wird dieses etwa seitlich in eine schneckenförmige Einhausung 8 des Stabkorbes 2 mit Hilfe von Förderluft 14 pneumatisch eingetragen. Das Sichtgut 13 folgt durch die Führung der Förderluft 14 der etwa kreisrunden Bahn um den rotierenden Stabkorb 2. Bei dieser Rotationsbewegung wird ähnlich wie in einem Zyklon die gröbere Teilchenfraktion als Grobgut 12 in eine äußere Bahn geschleudert. Hingegen wird die feinere Teilchenfraktion des Sichtguts 14 als Feingut 10 mit der Förderluft 14 in den inneren Sichterraum 6 durch die Zwischenräume zwisschen den rotierenden Turbolelementen getragen, weil die feineren Teilchen des Feinguts 10 in der Förderluft 14 entgegen der Wirkung der Fliehkraft in Suspension gehalten werden.
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Die Auftrennung des Sichtguts 13 in Grobgut 12 und Feingut 10 muss somit innerhalb einer sehr kurzen Zeit geschehen. In diesem kurzen Zeitraum, in welchem die Förderluft 14 das Sichtgut 13, je nach Beschaffenheit des Sichtguts, ca. ¾ bis 2 mal um den rotierenden Stabkorb 2 geführt hat, wird Feingut 10 mit Grobgut 12 nach außen getragen. Dort wird es dann mit dem Grobgut 12 über den nach unten verlängerten Ringraum als Austragsvorrichtung 11 mit dem Grobgut vereint.
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Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, die Innenwand 15 der Einhausung 8 des Stabkorbes 2 mit plattenförmigen pneumatischen Leitelementen 16 auszustatten, die ringförmig um den Stabkorb 2 angeordnet sind und sich terassenartig überlappen, wobei die pneumatischen Leitelemente 16 durch einen Spalt 17 voneinander getrennt sind und eine Luftzufuhr für Druckluft bilden. Durch die Spalte 17 zwischen den terrassenförmig überlappenden pneumatischen Leitelementen 16 strömt weitere Luft in den äußeren Sichterraum 7, was in 2 näher erläutert wird.
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In 2 ist ein Horizontalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Stabkorbsichter 1 dargestellt, wobei der Stabkorb 2 an der typischen Form der Turboelemente 18 erkennbar ist. Stabkorb 2 rotiert im Uhrzeigersinn und entwickelt dabei durch die Stellung der Turboelemente 18 eine Luftförderwirkung nach außen, wobei durch die Druckführung im Stabkorbsichter 1 die am unteren Bildrand von rechts nach links in die schneckenförmige Einhausung 8 einströmende Förderluft 14 mit dem darin suspendierten Sichtgut 13 in das Innere des Stabkorbes 2 fließt, dabei aber von dem Grobgut 12 befreit wird. Durch die zwischen den Leitelementen 16 vorhandenen Spalte 17 wird Druckluft in den äußeren Sichterraum 7 geführt, welche in Rotationsrichtung des Stabkorbes einfließt und dabei eine Wirkung ähnlich einer pneumatischen Förderrutsche entfaltet. Feingut 10, das mit ausgeschleudertem Grobgut 12 gegen die pneumatischen Leitelemente 16 prallt, wird in der in den äußeren Sichterraum 7 einfließenden Druckluft erneut suspendiert und fließt dabei entlang der Innenwand der Einhausung 8. Die gesamte Strecke, die Sichtgut 13 um den rotierenden Stabkorb 2 zurücklegt, wird dadurch faktisch verlängert und bei der erneuten Suspension wird die ungewollt nach außen geschleuderte Mischfraktion aus Feingut 10 und Grobgut 12 einer erneuten Sichtung unterzogen, was die Trennleistung des ohnehin schon effizienten Stabkorbsichters 1 noch verbessert.
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Die Druckluft, die als Luftfilm durch die Spalte 17 hindurch strömt, hat zweierlei Wirkung. Zum wird einen die nach ungewolltem nach außen Schleudern des Feinguts 10 suspendiert. Zum anderen hat der Luftfilm die Wirkung, dass vom Stabkorbsichter 2 abprallendes Sichtgut 13 gedämpft auf die Leitelemente 16 prallt oder kleinere Körnchen gar ganz von einem mechanischen Zusammenprall schützt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stabkorbsichter
- 2
- Stabkorb
- 2a
- Stab
- 2b
- Stab
- 3
- Welle
- 4
- Aufhängung
- 5
- Motor
- 6
- Sichterraum
- 7
- Sichterraum
- 8
- Einhausung
- 9
- Austragsvorrichtung (Feingut)
- 10
- Feingut
- 11
- Austragsvorrichtung (Grobgut)
- 12
- Grobgut
- 13
- Sichtgut
- 14
- Förderluft
- 15
- Innenwand
- 16
- Leitelement
- 17
- Spalt
