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Naß-Klassiervorrichtung für Sand
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Die Erfindung betrifft eine eine Trommel aufweisende Klassiervorrichtung,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß Wassertrennur.csschaufeln vorgesehen sind, welche
koaxial eine nach der anderen am Sandentleerungsende der Trommel angeordnet sind.
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Obgleich beim Klassieren von Sand ein Trennen in gleichmäßige Teilchengrößen
erforderlich ist, ist ein Verringern der Schmutzmenge, die im klassierten Sand zurückbleibt,
ebenfalls im Hinblick auf die Oualitätsverbesserung des Sandes wichtig, da die Schmutzmenqe
die Festigkeit des erzeugten Betons beeinflußt, bei dem der Sand verwendet wird.
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Zwecks Verbesserung der Qualität wurden bei bekannten Klassiervorrichtungen
bereits verschiedene Verbesserungsvorschläge
bezüglich der Wassertrennungsschaufeln
gemacht. Da jedoch der Sand aus dem Schmutzwasser geschöpft wird, kann der Schmutz
im klassierten Sand nicht vollkommen entfernt werden.
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Aus der US-Patentanmeldung mit der Serial No. 759,968 (Continuation-in-Part-Anmeldung
der US-Patentanmeldung 592,963) ist eine nach dem Rotationsprinzip arbeitende Sand-Klassiervorrichtung
bekannt, die in wirksamer Weise den Sand mit einer gewünschten Teilchengrößenverteilung
klassieren bzw. sortieren kann. Jedoch kann bei dieser Vorrichtung der Schmutz nicht
in ausreichender Weise entfernt werden.
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Es ist insbesondere schwierig, die Schmutzmenge im endgültigen Erzeugnis
zu verringern, wenn sehr feinkörnige Sandteilchen aus sehr schmutzigem Wasser klassiert
werden müssen.
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Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, eine eine Drehtrommel aufweisende
Sand-Klassiervorrichtung zur Überwindung der vorgenannten Probleme zu schaffen,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß zwei Reihen von Wassertrennungsschaufeln vorgesehen
sind, die koaxial eine nach der anderen hinten an der Drehtrommel angeordnet sind.
Mit wenigen Worten, es wird der im klassierten Sand enthaltene Schmutzanteil durch
die Kombination des ersten Ringes der Wassertrennungsschaufeln, die die sehr feinen
Sandteilchen aus dem Wasser schöpfen, welches eine relativ große Schmutzmenge enthält,
mit dem zweiten Ring der Trennungsschaufeln drastisch verringert, die nach den vorgenannten
ersten Trennungsschaufeln angeordnet sind und den klassierten Sand durch das Wasser
reinigen.
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Aufgabe der Erfindung ist ferner, eine eine Drehtrommel aufweisende
Sand-Klassiervorrichtung zu schaffen, welche eine Vielzahl der vorgenannten Sandentleerungsmechanismen
in Reihen am hinteren Ende der Drehtrommel aufweist, die das Reinigen des klassierten
Sandes weiter erleichtern können.
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Es wird demnach die eine Dreh trommel aufweisende Sand-Klassiervorrichtung
gemäß der Erfindung mit einer gewünschten Anzahl von Reihen von Sandentleerungsmechanismen
an ihrem hinteren Ende versehen.
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Zwischen jedem Paar der Sandentleerungsmechanismen wird eine Wasserreinigungskammer
gebildet, in der der klassierte Sand mit Wasser gereinigt wird, das aus dem hinteren
Auslaß der Trommel zugeleitet wird. Aufgrund der vorgenannten Konstruktion kann
die erfindungsgemäße Sand-Klassiervorrichtung das Klassieren und Reinigen von zu
erzeugendem Sand gleichzeitig und wirksam durchführen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf beigefügte Zeichnungen näher beschrieben; es zeigt: Fig. 1 eine Querschnittsseitenansicht
einer erfindungsgemäßen trommelartigen Sand-Klassiervorrichtung, Fig. 2 eine hintere
Stirnansicht der vorgenannten Sand-Klassiervorrichtung, Fig. 3 eine vordere Stirnansicht
der vorgenannten Sand-Klassiervorrichtung, Fig. 4 eine Längsquerschnittsansicht
der vorgenannten Sand-Klassiervorrichtung entlang der Linie I-I,
Fig.
5 eine schematische Veranschaulichung, in der die Richtung eines fallenden Teilchens
in das Wasser gezeigt ist, Fig. 6 eine C'uerschnittsseitenansicht einer Abänderung
der vorgenannten Sand-Klassiervorrichtung, Fig. 7 und 8 bildliche Darstelluncen,
welche den Abschnitt im liinblick auf den Basisaufbau (Fig. 1) und den rodifizierten
Aufbau (Fia. 6) veranschaulichen, in dem sich die Schraubenblätter und die Leffelschaufeln
treffen, und Fig. 9 eine Ouerschnittsseitenansicht einer weiteren Ausführungsform
der vorgenannten Sand-Klassiervorrichtung.
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Gemäß der Erfindung schließt, wie dies in der Fig. 1 veranschaulicht
ist, eine Drehtrommel 1 eine Zuführungsleituna 2 ein, die konzentrisch im Innern
der Trommel 1 angeordnet ist.
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Die Leitung 2 weist einen Einlaß 3 am vorderen Ende auf, in den schmutziges
Wasser mit hilfe einer Einführungsleituna 2a einaeleitet wird, und es hat die Leitung
2 einen Auslaß 4 am hinteren Ende. Der hintere Endteil der Leitung weist eine Vielzahl
von Öffnungen 5 auf, die beispielsweise durch Herstellen des hinteren Endteils aus
einem erweiterten Metallgitter geschaffen werden können. Der Durchmesser der Leitung
2 nimmt vom vorderen Ende zum hinteren Ende allmählich zu. Darüber hinaus ist die
Leitung 2 durch eine Vielzahl von Rahmen 6 abgestützt, die sich radial von der äußeren
Oberfläche des hinteren Endes der Leitung 2 erstrecken, wobei das eine Ende der
entsprechenden Rahmen 6 hinten an der Leitung 2 befestigt und das andere Ende der
entsprechenden Rahmen 6 am oberen Teil der entsprechenden Schraubblätter 7 fest
angebracht ist. Eine Vielzahl von schraubenförmigen Blättern 7
mit
der gleichen Steigung sind an der gesamten inneren Oberfläche der Trommel 1 in gleichmäßigen
Abständen, ausgenommen a hinteren Ende der Trommel 1, fest angebracht.
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Am hinteren Ende der Trommel 1 ist ein erster Entleerungsmechanismus
C für den abgesetzten Sand vorgesehen, bei dem eine Vielzahl von Wassertrennungsschaufeln
8 radial anseordnet sind, wobei deren äußeren Enden an der inneren Oberfläche der
Trommel 1 befestigt sind. Jede Schaufel 8 weist eine Anzahl von tSffnunaen 9 auf.
Eine konisch geformte Rutsche 10 verläuft konzentrisch zum hinteren Ende der Trommel
1 und ist an diesem lokalisiert, wobei diese einstückig mit der Trommel 1 ausgebildet
ist und die Basis der Konusform an den kreisförmigen Seitenplatten 11 befestigt
ist, die ihrerseits eine geneigte Fläche an den Seiten der Schaufeln 8 befestigt
hat.
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Eine Vielzahl von Abtrennungen 12 sind fest auf der geneigten Fläche
der konischen Rutsche 10 befestigt. Eine kreisförmige Wehrplatte 13, die am hintersten
Teil der Trommel 1 angeordnet ist, weist eine geneigte Fläche auf, welche an den
Seiten der Schaufeln 8 befestigt ist. Das Bezugs zeichen B bezeichnet einen Auslaß,
aus dem klassierter bzw. sortierter Sand abgeführt wird.
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Am hinteren Teil des Entleerungsmechanismus C für den abgesetzten
Sand und in Axialrichtung der Trommel 1 ist ein weiterer Entleerungsmechanismus
C' für den abgesetzten Sand, der eine bezüglich des Mechanismus C ähnliche bzw.
gleiche Konstruktion aufweist, koaxial zum Mechanismus C angeordnet, wobei diejenigen
Einzelteile, die den Teilen des Mechanismus C entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen
versehen sind, jedoch zusätzlich mit einem Strich versehen sind. Der Mechanismus
C weist ferner eine kreisförmige einstellbare Hilfsplatte 14' auf, die am Außenumfang
einer kreisförmigen Wehrplatte 13' entfernbar befestigt ist, die einen Teil der
Wehrplatte 13' bildet.
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Bei der vorgenannten Konstruktion weisen die zentralen Öffnungen B,
B' der kreisförmigen Wehrplatten 13, 13' Innendurchmesser Y, Y' auf, die kleiner
als der Durchmesser X der Öffnung A der ringähnlichen Wehrplattel5 sind. Der vorgenannte
Durchmesser Y' ist ferner kleiner als der Durchmesser Y, obgleich in einigen Fällen
der Durchmesser Y' gleich dem Durchmesser Y sein kann.
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Darüber hinaus können die schraubenförmigen Blätter 7' zwischen den
Entleerungsmechanismen C und C' eingebaut sein, so daß das abgesetzte Erzeugnis,
welches durch den Entleerungsmechanismus C für den abgesetzten Sand abgeführt wird,
auf sanfte Weise zum nächsten Entleerungsmechanismus C' für das ausgesetzte Produkt
übertragen wird.
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Eine Zuführungsleitung 16 mit sauberem Wasser ist innerhalb der Entleerungsöffnung
B' für den abgesetzten Sand vom Äußeren der Trommel 1 her so angeordnet, daß sauberes
Wasser zum Reinigungsabschnitt F für den abgesetzten Sand zugeführt wird, der zwischen
den kreisförmigen Wehrplatten 13 und 13' und der inneren Umfangswand des hinteren
Teils der Trommel 1 eingeschlossen ist, wo der abgesetzte Sand gereinigt wird.
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Eine Sandentleerungsrutsche 17, die den klassierten bzw.
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sortierten und gereinigten Sand aus der Entleerungsöffnung B' für
den abgesetzten Sand aufnimmt, ist an der Außenseite des hinteren Endes der Trommel
1 befestigt.
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Im Hinblick auf die anderen Einzelteile der Sand-Klassiervorrichtung
gemäß der Erfindung sei erwähnt, daß eine Vielzahl von ringähnlichen Leit-Platten
18 entlang der Länge der Trommel 1 in gleichmäßigen Abständen angeordnet sind.
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Der äuPere Bereich einer jeden Leit-Platte 18 ist an einem schraubenförmigen
Blatt 7 befestigt, während der innere Bereich frei bleibt und sich zur zentralen
Achse der Trommel
1 hin erstreckt. Das Bezugszeichen A kennzeichnet
einen Auslaß, uurch den das überstehende Wasser zu einer Wasserentleeruncsrinne
19 abgeführt wird. Das abgeleitete überstehende Wasser wird einem Behälter mit Hilfe
einer geeigneten Einrichtung, wie beispielsweise einer Pumpe (nicht dargestellt),
zugeführt. Das Bezugs zeichen 15a kennzeichnet eine einstellbare kreisförmige Platte,
die auf der Vorderseite der Platte 15 entfernbar befestigt ist, wobei deren äußerer
Umfang seinerseits am vordersten Rand der Trommel 1 befestigt ist. Gemäß den Fig.
2 und 3 sind eine Vielzahl von Zähnen 20 an dem äußeren Umfang im Mittelabschnitt
der Trommel 1 fest angebracht. Eine Endloskette 21 erstreckt sich zwischen der Trommel
1 und einem ersten Kettenzahnrad 22, das auf einer Welle 23 fest montiert ist. Das
Bezugszeichen 25 kennzeichnet eine Endloskette, die sich zwischen dem zweiten Kettenzahnrad
24 und einem dritten Kettenzahnrad 26 erstreckt, das auf einer Welle eines Motors
27 fest befestigt ist. Das Bezugszeichen 28 kennzeichnet eine Basis, auf der die
vorgenannten Kettenräder und der Motor 27 montiert sind. Die Trommel 1 ist drehbar
durch viele Rollenpaare 29 abgestützt. Jede Rolle 29 ist auf Wellen 30 fest befestigt,
deren beide Enden in Lagern 31 drehbar befestigt sind. Die Lager 31 sind auf einem
Rahmenaufbau 32 fest montiert. In der Fig. 1 sind eine Vielzahl von Absperrungsplatten
33 gezeigt, die längs des inneren Umfangs der Trommel an gewünschten Längsstellen
angeordnet sind, bei denen jede Platte 33 zwischen zwei schraubenförmigen Blättern
7 eingeführt ist und beide Seiten an dem Seitenrand der Blätter 7 durch Bolzen 34
befestigt hat. Die Höhe der Platten 33 ist halb so groß wie diejenige der Blätter
7.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf den individuellen Betrieb der
Einzelteile der Vorrichtung die Funktionsweise der Vorrichtung beschrieben.
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In den Fig. 1 und 2 wird Schmutzwasser, das Sand enthält, kontinuierlich
dem vorderen Einlaß 3 der Zuführungsleitung 2 zugeführt, während die Trommel 1 langsam
durch den rotor 27 gedreht wird. Da die Zuführungsleituno 2 einen Durchmesser aufweist,
der allmählich und kontinuierlich zum hinteren Ende der Leitung 2 zunimmt, und auch
eine Anzahl von Offnungen 5 am hinteren Ende der Leitung 2 aufweist, läuft das in
die Leitung 2 eingeführte Schmutzwasser durch die C)ffnungen 5 und wird nach unten
in die Trommel 1 verteilt. Fine geringfünige Menge des restlichen Wasserstroms kann
nach unten vom Auslaß der Leitung fließen. Demzufolge verliert das Schmutzwasser
Strömungsenergie oder -geschwindiokeit, und keine Wirbel, die den Sand am Absetzen
hindern könnten, entstehen an der Stelle, wo das herabfallende Wasser auf die Wasseroberfläche
in der Trommel 1 auftrifft. Demgemäß kann der Sand sich im Innern der Trommel 1
absetzen, was ein Verbessern der Klassierung zur Folge hat. Das Schmutzwasser wird
anschließend gezwunaen, über die Vielzahl der ringähnlichen Leitplatten 18 zu fließen
und in Richtung des Wasserentleerungsauslasses A zu strömen, der am vorderen Ende
der Trommel 1 angeordnet ist. Während der vorgenannten Bewegung des Schmutzwassers
in Richtung des Wasserentleeruncrsauslasses A, setzen sich Sandteilchen, welche
ein spezifisches Gewicht aufweisen, das größer ist als das von Wasser, auf dem Boden
der Trommel 1 ab, stoßen auf die Leitplatten 18 und verlieren ihre Strömungsenergie.
Der abgesetzte Sand wird anschliessend durch Drehen der Schraubblätter 7 zum hinteren
Ende der Trommel 1 übergeführt, wo eine Vielzahl von Schaufeln 8 angeordnet sind.
Jedes schraubenförmige Blatt 7 kann viele offnungen am hinteren Teil aufweisen,
so daß es sanft mit reduziertem Strömungswiderstand zum Wasser bewegt werden kann.
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Darüber hinaus wird die Bewegung von Sand, der etwas abgesetzten Schmutz
enthält, in Richtung der Entleerungsöffnung A durch eine Anzahl von Absperrungsplatten
33 gehindert bzw.
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verhindert, wo der abgesperrte Sand längs der inneren Oberfläche der
Trommel 1 durch Drehen der Trommel 1 bewegt wird.
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Wird der Sand zum "oberen Totpunkt" übergeführt, wo er in die Absperrungsplatten
33 rutscht, fällt der Sand auf den oberen Teil der Zuführungsleitung 2 und wird
anschließend im Wasser verteilt. Der verteilte Sand oder die Schmutzbestandteile
bewegt bzw. bewegen sich in die eine der Richtungen im Wasser gemäß Fig. 5, was
von der Größe und des spezifischen Gewichtes des Sandes abhängt, wobei a die Richtung
der Schmutzteilchen kennzeichnet, b die Richtung der sehr kleinen Sandteilchen,
c die Richtung der grobkörnigen Teilchen und F die Strömungsrichtung des schmutzigen
überstehenden Wassers angeben. Durch Wiederholen der vorgenannten Vorgänge, wo die
Wirkung proportional zur Anzahl der angebrachten Absperrungsplatten 33 ist, ist
die Teilchen-Größen-Verteilung des klassierten Sandes einstellbar. Dann wird, während
der Sand längs der inneren Oberfläche der Trommel 1 in Richtung des oberen Teils
infolge der Drehung der Trommel 1 bewegt wird, das Wasser, das mit dem Sand mitgeführt
wird, durch eine Anzahl von Öffnungen 9 in jeder Schaufel 8 beträchtlich eliminiert.
Wird der Sand, der im wesentlichen frei von Wasser ist, zu einer Stelle direkt über
der konisch geformten Entleerungseinrichtung 10 geleitet, wird dieser auf die geneigte
Fläche der Entleerungseinrichtung 10 geworfen.
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Da eine notwendige Anzahl von Abtrennungen 12 fest an der geneigten
Fläche der Entleerungseinrichtung 10 befestigt sind, rutscht der Sand längs der
geneigten Fläche und wird aus dem Entleerungsauslaß B abgeleitet. Der abgesetzte
Sand, beispielsweise der sehr kleine Sand, der durch den Entleerungsmechanismus
C für den abgesetzten Sand abgeleitet wird, enthält noch eine ziemlich große Schmutzmenge
in diesem Verfahrensstadium, da die Wasserabtrennungsschaufeln 8 sich im Wasser
drehen, das eine große Schmutzmenge enthält.
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Infolge der vorgenannten zwei Reihen der Sandentleerungsmechanismen
werden, wenn der abgesetzte Sand in einen Reinigungsabschnitt
F
für den abgesetzten Sand geleitet wird, der durch die kreisförmigen Wehrplatten
13 und 13' und den hinteren Bereich der Trommel 1 eingeschlossen ist, die Schmutzbestandteile,
die an den sehr kleinen Sandteilchen haftell, durch das saubere Wasser weggewaschen,
welches durch die Zuführungsleitung 16 des sauberen Wassers geleitet wird, wobei
der gereinigte, abgesetzte Sand aus dem Auslaß B' der Trommel 1 durch den Entleerungsmechanismus
C' für das abgesetzte Erzeugnis ausgeleitet wird, der dem Mechanismus C im Aufbau
ähnlich ist. Darüber hinaus wird, da die Entleerungsöffnungen B und B' für den abgesetzten
Sand der kreisförmigen Wehrplatten 13 und 13' einen kleineren Durchmesser aufweisen
als die Entleerungsöffnung A für das überstehende Wasser, Schmutzwasser mit einer
kleineren Schmutzmenge in die Drehtrommel 1 aus dem Reinigungsabschnitt F für den
abgesetzten Sand zurückgeführt, wobei die kreisförmigen Seitenplatten 11 überströmt
werden, so daß die Dichte des Schmutzbestandteils des Wassers im Abschnitt F auf
einem sehr niedrigen Pegel gehalten wird, wodurch die in dem klassierten feinkörnigen
Sand enthaltene Schmutzmenge auf den extrem niedrigen Prozentsatz von weniger als
1 % herabgesenkt wird.
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Mittlerweile überströmt das überstehende Wasser, das der Rest des
Schmutzwassers ist, nachdem sich der Sand des geforderten Größenbereichs auf dem
Boden der Trommel 1 abgesetzt hat, aus dem Entleerungsauslaß A in die Wasserabführrinne
19. Das Wasser wird anschließend einem Behälter durch eine geeignete Einrichtung,
wie beispielsweise eine kraftbetätigte Pumpe, zugeführt.
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Es ist eine Klassiervorrichtung beschrieben, die den Sand klassieren
sowie säubern kann, indem der Schmutzbestandteil entfernt wird, der im klassierten
Sand vorhanden ist. Jedoch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch zum Klassieren
von Bestandteilen Verwendung finden, die sich absetzen können und in anderen Flüssigkeitsarten
enthalten sind.
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Wie vorstehend beschrieben, ist, da das Reinigen des klassierten Sandes
gleichzeitig mit dem Klassieren durchgeführt wird, es nicht erforderlich, zusätzlich
Zeit zum Reinigen des klassierten Sandes aufzubringen, während die Oualität des
abgesetzten Produkts verbessert wird.
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Die Fig. 6 veranschaulicht eine veränderte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, bei der der Aufbau oder die Gestaltung der Löffelschaufeln 8 und 8'
als wesensbestimmend angesehen wird. Wie aus der Fig. 6 klar hervorgeht, ist jede
Schaufel 8 (8') in einen Umfangsteil 8a (8'a) und einen proximalen Teil 8b (8'b)
geteilt, wobei der Umfangsteil 8 der vorgenannten Löffelschaufel 8 eine Höhe aufweist,
die gleich der Höhe des angefügten schraubenförmigen Blattes 7 ist, und auch unter
einem gewünschten Winkel von der Axialrichtung der Trommel weg abgebogen ist.
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Infolge der vorgenannten Konstruktion der schraubenförmigen Blätter
gemäß Fig. 8 beträgt der Winkel, der durch ein schraubenförmiges Blatt 7 und den
Umfangsteil 8a der Löffelschaufel 8 gebildet wird, näherungsweise 1800, so daß das
abgesetzte Erzeugnis E, das von dem schraubenförmigen Blatt 7 übertragen wird, sich
nicht im abgebogenen Bereich, sondern im Bereich der tiefsten Ecke ansammelt, der
durch die Löffelschaufel 8, die Trommel 1 und die kreisförmige Wehrplatte 13 gebildet
wird. Mit anderen Worten, der sogenannte Damm", der zwischen der kreisförmigen Wehrplatte
13 und dem angesammelten abgesetzten Erzeugnis in der Grundausführung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung (Fig. 7) erscheint, wird nicht gebildet, so daß die Wassertrennung wirksam
durchgeführt wird.
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Die Fig. 9 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, bei der eine Vielzahl von Sandentleerungsmechanismen
in
Reihen hinten an der Drehtrommel 1 vorgesehen sind.
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Aufgrund dieses Aufbaus wird ein noch besserer Reinigungseffekt beim
klassierten Sand erzielt.