WO2011006664A1 - VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM TRENNSCHARFEN KLASSIEREN VON PARTIKELN NACH IHRER GRÖßE - Google Patents

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM TRENNSCHARFEN KLASSIEREN VON PARTIKELN NACH IHRER GRÖßE Download PDF

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    • B07B1/4609—Constructional details of screens in general; Cleaning or heating of screens constructional details of screening surfaces or meshes
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    • B07B13/003—Separation of articles by differences in their geometrical form or by difference in their physical properties, e.g. elasticity, compressibility, hardness

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for the selective classification of particles according to their size.
  • the invention has for its object to provide a method and a device for classifying particles, which allow the quality of the classification, i. the selectivity of the same, considerably increase over conventional classification methods and devices.
  • An essential aspect of the present invention is thus to classify particles according to their size, in particular according to one of their three main dimensions in a Euclidean space (Cartesian coordinate system), in particular length, width or thickness, wherein the particular quality or selectivity of this classification achieved thereby is that for this purpose according to the invention three-dimensional classier effective passage openings of a (three-dimensional) Siebungs Jardin be used. Due to this, it is surprisingly possible, in comparison to the aforementioned conventional flat sieve geometries (2D sieve geometries), to classify considerably more sharply than hitherto.
  • the present invention is based on a novel generation of three-dimensional screening structures with three-dimensionally classier passage openings, wherein preferably one of the three maximum main dimensions of length, width or thickness is classified and the particle dimensions are defined using these main dimensions. Therefore, in contrast to conventional methods, space size classification takes place, resulting in a drastic increase in classifying quality and quality.
  • the classification is carried out in at least one vibrating and / or preferably a tilted classifying plane, the particles preferably being moved in a throw or sliding motion along or in connection with a classifying plane, preferably rectangular, e.g. square, and / or elliptical, e.g. having circular passage openings in three-dimensional design, wherein the particles are preferably moved in the region of the three-dimensional passage openings along an inclined plane.
  • a classifying plane preferably rectangular, e.g. square, and / or elliptical, e.g. having circular passage openings in three-dimensional design, wherein the particles are preferably moved in the region of the three-dimensional passage openings along an inclined plane.
  • non-vibrating classifying plane Depending on the classification parameter, in particular one of the pairing of material sieve structure particles, has a screening structure, which is used for classification, at least in the region of the passage openings a predetermined depending on the respective main dimension friction coefficient, in particular a predetermined static friction.
  • length a in the region of the three-dimensional the highest possible coefficient of adhesion is provided while classifying according to one of the main dimensions width b or thickness c in the region of the three-dimensionally classier passage openings of the 3D screening structure the lowest possible coefficient of friction, in particular coefficient of adhesion coefficient, the coefficient of static friction of the screening structure depending on Friction pairing selected particle coating and preferably a respectively adapted Klassierbelag for the corresponding Siebungs Modell, at least in the region of the three-dimensional openings is used.
  • each classifying plane (sieve level) having its own discharge device.
  • the device according to the invention is characterized by a classifying device with a sieving structure with three-dimensionally classier passage openings, preferably designed as upwardly projecting from one base of the classification level Aufstellklappen (or channels) on a particle task side of Siebungs Modell or on the other hand from a base of Classifying level of the screening structure emerging leaking flaps (or channels), on the exit side of the screening structure.
  • the deployment flaps or channels are located on an upper side (particle feed side) of the screen structure, while the deployment flaps or channels are located on a lower side (particle exit side) of the screen structure.
  • the Aufstellklappen arranged on a particle-feed side of a Siebungsbelages are arranged opposite to a transport direction of the particles along the classifying plane, for classification according to the main dimension length a of the particles, while
  • Aufstell- or failure flaps, which limit the associated three-dimensional installation or failure channels of the openings are arranged in accordance or contrary to a transport direction of the particles along the classifying plane, if according to a main dimension thickness c of the particles is classified, while classifying after the main dimension width b
  • the Aufstell- or failure flaps and the passage openings are preferably arranged in accordance with a transport direction of the particles along the classifying plane through these limited three-dimensional installation or failure channels.
  • the passage openings can also be arranged oriented in the opposite direction to the transport direction of the particles.
  • 1 is a schematic representation of a particle, with its maximum main dimensions length a, width b, thickness c,
  • Fig. 3 is a schematic representation of a movement behavior of a particle in
  • FIG. 5 shows three-dimensionally classifying opening geometries of a classifying device Fig. 5a 3D-Quadratloch and
  • FIG. 6b shows a 3D rectangular hole with an opening flap, FIGS. 5 and 6 showing these opening geometries of 3D through openings in plan view and in section,
  • Fig. 7 is a schematic representation of the operation of opening geometries of Fig. 5a and 6a, with
  • FIG. 10 is a schematic representation of a screen deck as classifying device for a classification after a maximum particle size, main dimension (length) a,
  • 11 is a schematic representation of a multi-deck device with fractionation when classified according to the maximum main dimension (length) a
  • 12 is a schematic representation of a screen deck as a classifying device for a classification according to the maximum main dimension (length) a with Aufstellklappe, in
  • FIG. 12c is a partial sectional view along the line A-A in Fig. 12b,
  • FIG. 13 is a schematic representation of a screen deck as a classifier for a classification according to the maximum main dimension (length) a with plane-parallel design of the screen deck and in this integrated failure flaps (with three-dimensional classier effective passages), in
  • Fig. 15 is a multi-deck classifier for a classification after the maximum
  • Fig. 15a is a schematic longitudinal sectional view, wherein
  • FIG. 15b shows a screen cover of the classifier with 3D square holes in a schematic representation in plan view
  • FIG. 15c shows the classifying device according to FIG. 15a in side view with discharge device for the various classification devices provided for the fractionation
  • FIG. 15b shows a screen cover of the classifier with 3D square holes in a schematic representation in plan view
  • FIG. 15c shows the classifying device according to FIG. 15a in side view with discharge device for the various classification devices provided for the fractionation
  • 16 is a schematic representation of a screening deck as a classifying device for a classification according to the mean main dimension (width) b with Aufstellklappen, in
  • FIG. 16c in partial sectional view along a line B-B in FIG. 16b, FIG.
  • 17 is a schematic representation of a screening deck as a classifying device for a classification according to the mean main dimension (width) b with plane-parallel design of the screen deck and in this integrated Aufklappen (with classier effective passages),
  • FIG. 17a in a longitudinal section
  • Fig. 17b in plan view
  • Fig. 18 is a Eindeck-classiervorraum for a classification after the middle
  • Fig. 19 is a multi-deck classifier for a classification after the middle
  • Fig. 19a is a schematic longitudinal sectional view, wherein Fig. 19b shows a screen covering the classifying device with 3D round holes in the passage plane in a schematic representation in plan view, and
  • FIG. 19c shows the classifying device according to FIG. 19b in side view with discharge device
  • 20 is a schematic representation of a screen deck as a classifying device for a classification according to the minimum main dimension (thickness) c with Aufstellklappe,
  • FIG. 20c in partial section along the line A-A in FIG. 20b, FIG.
  • Fig. 21 a screen deck as a classifier for a classification after the minimum
  • 21c is a sectional view taken along the line C-C of Fig. 21b,
  • FIG. 22 shows a cover classifier for a classification after the minimum.
  • FIG. 22c shows the classifying device of FIG. 22b in side view with discharge device in a schematic representation
  • FIG. 23 shows a multi-deck classifier for a classification according to the minimum main dimension (thickness) c in FIG
  • FIG. 23b is a schematic representation of a screen covering of the classifier with 3D rectangular holes
  • FIG. 23c shows a classifying device according to FIG. 23a in a side view with discharge devices in a schematic representation.
  • an ellipsoid as an envelope, as shown in Fig. 1.
  • an ellipsoid having the main dimensions of length a, width b and thickness c is used, the volume of this enveloping ellipsoid being minimal.
  • the ratio of the three main dimensions (length a, width b, thickness c) can be described by a> b> c, where A is perpendicular to b, b is perpendicular to v and v is perpendicular to a.
  • the task of a high-quality classification according to one of the three main dimensions can be defined.
  • the SD-classification proposed here which is understood to be a classification using three-dimensionally classed passage openings, results in a surprisingly high quality and selective classification with a significant reduction of clamping grain is achieved without special cleaning facilities are used.
  • Describing elements that can be used to describe the function of 3D classifying geometries are parameters such as particle movement, sieve opening geometry, ie a geometry of three-dimensional classifying through-openings of the sieve device with their characteristic dimensions and dependent on the classification task considerable, prevailing or fixed friction conditions.
  • FIG. 2 shows the equilibrium of forces acting on a particle 1 in the particle acceleration as a result of a linear oscillation for the description / determination of possible movement occurrences for a sieve device (classifier 2).
  • the sieve index is calculated as follows:
  • m p denotes a particle mass
  • ⁇ an angle of attack of a sieve plane (classifying plane) or a classification lining of the sieving or classifying device 2
  • ⁇ an effective angle of the acceleration force as a result of an oscillating drive of the screening or classifying device 2.
  • a sorting device or means for classifying particles 1 preferably vibrating screens (screening devices 2 with a vibrating drive) are used or a screening device 2, which, obliquely, due to their inclination, a sliding movement of the particles 1 along the screening device 2 in the classifying plane at resting screen device. 2 brought about, as shown schematically in Fig. 3.
  • the screening device 2 may preferably have a circular oscillation, an elliptical oscillation, a linear oscillator or a plane oscillation.
  • the sieve opening geometry describes the geometry of the passage openings 3 of the sieving or classification coating 2 (which forms the classifying device).
  • the opening geometries can be distinguished in an XY plane and in an XZ plane or a Y / Z plane.
  • the former is shown in Fig. 4 on the left side for a circular or a square passage opening 3, while on the right side in Fig. 4 shows two examples of different dimensions of the passage openings 3 in the X direction and Y direction as rectangular or elliptical Passage openings are shown.
  • one of the above-described "two-dimensional" opening geometries in the XY plane in the XZ or YZ plane is preferably provided with an inclined plane which extends along one of the spatial axes X or Y at a defined angle ⁇
  • a vertical opening with dimensions W x -W 2 or w y -W z results, wherein in FIG. 5 and FIG 3D geometry for the design of the passage openings 3 in the selection of a square or rectangular opening geometry in the XY plane are shown .
  • the inclined plane can as a flap 4, as shown in Fig. 5 or 5 as Aufstellklappe, as shown in Fig. 6
  • FIG. 6 a shows an SD square hole as a passage opening 3
  • FIG. 6 b shows a 3D rectangular hole with a positioning flap 5.
  • FIG. 7 shows the classification according to the main dimension of length a, once for the case of the use of three-dimensional classifying effective openings 3 with flap 4 in Fig. 7a or the execution of passages 3 with 5 Aufstellklappe, schematically in sectional view or plan view respectively shown in FIG. 7b.
  • the classification according to the main dimension length a is based on the example of a square opening geometry. Means, ie with square passage opening 3 in the XY plane, a screen index S v > 1 (throwing motion) and one of the material transport direction opposing flap 4 or 5 Aufstellklappe explained.
  • FIG. 7 shows the classification according to the main dimension of length a, once for the case of the use of three-dimensional classifying effective openings 3 with flap 4 in Fig. 7a or the execution of passages 3 with 5 Aufstellklappe, schematically in sectional view or plan view respectively shown in FIG. 7b.
  • the classification according to the main dimension length a is based on the example of a square opening geometry. Means
  • FIG. 7 an example of the use of a failure flap 4 or a deployment flap 5 for the classification according to the main dimension of length a by a 3D square hole is shown in each case.
  • a particle 1 is excited by using the designation of a classifying device (screen lining) with a flap geometry, ie when using a flap 4 extending downwards from a base of the classifying plane, as shown in FIG. 7a, the selection of the screen index stimulates a throwing motion , as shown in Figure 7a, to a "pushing through” or "putting up” of the particle 1 with its width b due to an effective Klassiergeometrie W x - w y of the 3D-Quadratloch-passage opening 3.
  • the particle 1 By aligning the failure flap 4 opposite to the material In the direction of transport of the particles 1, the particle 1 is held in alignment by the XY plane during the "passage through.” Upon impact of the particle 1 on the failure flap 4, the particle 1 tilts and is interrupted by at least three points A1, A2, A3 (see FIG The arrows of a possible direction of movement in FIG. 7 indicate a possible direction of movement of the particle 1 at.
  • a high static friction coefficient of the friction pairing particle screen covering the classifier is provided .
  • high static friction coefficients are required for the friction conditions in the classification according to the maximum main dimension length a, in the context of the present application preferably a static friction coefficient of ⁇ > 0.3, in particular ⁇ > 0.7.
  • the particle 1 Due to friction, it is ensured that the particle 1 is held for classification according to the maximum main dimension length a in the erected position shown in FIG. 1a below, due to the contact at the points A1, A2 and / or A3, and thus on the screen lining or remains on the classifier and does not slip through the passage opening 3 (like the other particles which have no defined by the design of the Siebbelages depending on the feed, predetermined length a and thus pass through the passage opening 3).
  • the movement of the classification coating or the classifying device ensures that the particle 1 is held in its defined orientation and can thus be classified according to a position of its center of gravity S according to the length a. Without a sufficiently high coefficient of static friction, the particle 1 would, as shown in Fig. 7a, tilt and not be held by the contact point A1 in contact with the failure flap 4 and with its width by the resulting between the XY plane and the failure flap 4 passage opening can slide through.
  • FIG. 7b An analogous embodiment, but with the use of a lift-up flap 5 (of course, the classifying device or the screen covering a plurality of such Aufstellklappen 5, or in the embodiment of FIG. 7a failure flaps 4, on), Fig. 7b, wherein also with such a deployment flap 5, which emerges upward from a base B of the classifying plane, can also be classified according to the maximum principal dimension, length a. If a particle 1 is excited to throw by using the sieve indexing feature using the classifying SD tilting flap geometry according to FIG. 7b, as shown in FIG.
  • the particle 1 is set up with its width b parallel to the XY plane , By aligning the lift-off flap 5 opposite to the material transport direction, the particle 1 is held in its orientation when placed on the XY plane. Again, the particle 1 tilts when hitting the same on the XY plane and is held by at least three points B1, B2, B3.
  • a high static friction coefficient ⁇ is present for the friction pairing particle classification coating or surface coating of the classifier ( ⁇ > 0.3).
  • a friction coefficient of ⁇ > 0.7 is provided.
  • the particle 1 is held in its defined orientation and placement and thus can be classified according to the position of its center of gravity S to the length a. Again, would tilt without a sufficiently high coefficient of static friction of the particles 1 and can slide with its width through the resulting between the XY plane and the raising flap 5 passage opening 3.
  • the classification according to the main dimension width b will be explained below with reference to FIGS. 8a and 8b again for the embodiment of the classifying covering or the classifying device with a failure flap 4 (FIG. 8a) or raising flap 5 (FIG. 8b).
  • failure flaps 4, 4 a can be an integral tube to form the passage channel 6) in this, in cross-section circular passageway with a opening diameter W O is carried out a classification to the particle width b.
  • the material to be classified particle 1 coincides with its major dimension a (length) in the passage channel 6 and contacts passageway 6 in at least one point C1, while at the same time in another point C2 with the edge In this case must be determined by the choice of who In the case of the classifying device or classifying coating 2, along which the particle 1 moves, the lowest possible coefficient of static friction ⁇ for the friction pairing particle classification device is selected, in particular with a static friction coefficient ⁇ ⁇ 0.3, so that the particle 1 "sticking" is prevented in the passageway 6.
  • a selection of the coefficient of friction for the friction pairing between particle and classifying device or screening deck or classifying covering is to be provided for classification according to the main dimension length a and depending on the type of particles 1 to be classified or Material of the classifier, ie the surface of the Klassierbelages 2, along which move the particles 1 to select or set up. Particles that do not have this width b defined as a classification criterion (particles with a greater width) remain on the screen surface.
  • Fig. 8b schematically illustrates a classification according to the main dimension width b using a square opening geometry in the XY plane (SD square hole), a screen index S v ⁇ 1 (sliding movement) and an up to the Materialtransportraum opening flap 5 by also after the Width b class can be siert. If in this case a particle 1 is excited by the choice of the sieve index S v ⁇ 1 to a sliding movement along the classifying device, the particle 1, as shown in Fig. 8b, slides in the XY plane on the square passage opening
  • a sieve index S v ⁇ 1 sliding movement
  • a failure flap 4 opened in the material transport direction can be classified according to the main dimension thickness c of the particles 1.
  • the 3D rectangular opening is preferably arranged with its long side perpendicular to the material transport direction, as shown in Fig. 9a. If a particle 1 is excited to slide by the selection of the sieving index (S v ⁇ 1), as shown in FIG.
  • the particle 1 is aligned with its main dimension a (length) along the longest dimension of the rectangular opening geometry (3D rectangle hole in the XY plane).
  • the particle 1 with its plane B / C slips into a rectangular opening channel 6 between the failure flap 4 (as well as an opposite parallel failure flap 4a which extends from the opposite edge of the passage opening 3) and the XY plane.
  • the opening channel 6 is due to the dimension (width w ö of the opening channel 6, which is defined by the minimum distance between the failure flap 4 and the XY plane becomes) the classification according to the particle thickness c.
  • the choice of the static friction coefficient of the friction pairing particle sieve or screen cover material or surface of the classifier must be as low as possible (in particular ⁇ ⁇ 0.3), since such a "sticking" of Particles 1 in the passageway 6 is prevented.
  • FIG. 9b schematically illustrates the embodiment of a classifying device for classifying the main dimension thickness c by means of raising flap 5 using a rectangular opening geometry in the XZ plane of a sieve index S v ⁇ 1 (sliding movement) as well as a set-up flap opened counter to the material transport direction.
  • the rectangular opening geometry (3D rectangular hole) is arranged with its long side at right angles to the material transport direction. If a particle 1 is excited by the choice of the sieve index S v ⁇ 1 to a sliding movement, it comes, as Fig. 9b illustrates, to aligning the particle 1 with its main dimension length a along the longest dimension of the rectangular opening geometry of the raising flap 5 in the XY plane.
  • the classification according to the particle thickness c is defined by the minimum distance between the raising flap 5 and the XY plane.
  • the coefficient of static friction lies at a value ⁇ ⁇ 0.3. Particles (thicker particles) not corresponding to the dimension of the specified thickness c as a classification criterion remain on the classification coating.
  • a particle movement (sieve code), an opening geometry of the classifying 3D passage openings, an opening geometry of the passage openings in the XY plane or YZ plane, an opening geometry in the XZ or YZ plane as well as the friction coefficients of the friction pattern particle material of the screen structure (classifying device) which is significant as a function of the classifying task is a multitude of design possibilities (at least 6 or more) for the classification according to the particle length a or particle width b and the particle thickness c of the Particles 1 as possibilities of procedural implementation of the method according to the invention, taking into account the aforementioned parameters.
  • FIG. 10 shows diagrammatically, with reference to a coverslip screen 7, a basic apparatus implementation for a classifying device with a coverslipper 7 for a classification according to the main dimension a.
  • Fig. 12 shows a schematic representation of a screen deck 11 as a classifier for a classification also after the main dimension length a, wherein such a screen deck 11 z. B. may consist of polyurethane, so that the lift-up 5 is not z. B. bending out of a base B of the classifying plane or classifying device for creating the passage openings 3, but for example by separate injection molding of synthetic resin or plastic are formed and in their width beyond the passage openings 3, as shown in Fig. 12c (a sectional view along the Line AA) in the plan view of the screen deck 11 of FIG. 12b results.
  • Other materials e.g. such as wood or ceramics (cast), can be used for the screen deck in adaptation to the material of the particles to be classified.
  • FIG. 12c shows a sectional view of the screen deck 11 in a schematic representation, as already explained in connection with Fig. 12a (longitudinal section) ,
  • FIG. 13 A further embodiment of the device-technical design or implementation for a classification of particles 1 according to their main dimension length a is illustrated schematically in FIG. 13.
  • a thickness d of the screen deck 11 and the classifier is chosen so large that the passage opening develop a three-dimensional Klassier effetkeit and within a material thickness (material thickness d) of Siebbelages 11, the failure flaps 4 are formed practically within and integral with the screen deck, so that the corresponding opening channels 6 of the classifying 3D openings (here SD square holes) are formed within the thickness of the screen deck 11 and this has a plane-parallel configuration, from which no projections protrude.
  • such a classifying device can also be produced very advantageously by injection molding or other casting-technological shaping processes, in the case of manufacture from metal by means of corresponding oblique hole punching, milling.
  • passage openings 3 it would also be conceivable for the passage openings 3 to be initially vertical in a metal element as a screen element. deck 11 and this then deform by oppositely attacking tensile forces in the region of an upper or lower top surface 11a, 11b, similar to the production of Strechmetallgittern, so that a corresponding inclined arrangement of the opening channels 6 is achieved.
  • the behavior of the passage openings 3, ie the 3D-square holes or the deflation flaps 4 formed by the screen deck 11 (walls of the opening channels 6) corresponds with a sufficient thickness d of the screen deck 11 with respect to a particle center of gravity position S and thus with respect to a Separation grain size with respect to the main dimension length a completely that of FIG.
  • FIG. 14 shows an apparatus implementation of a classification according to the main dimension length a with a screen deck 11, which is arranged within a housing 12, which is mounted springs via support springs 13, in which case 3D-square holes are provided as passage openings 3.
  • a schematically indicated in Fig. 14a discharge hopper 14 (also referred to as Unterkornaustrag) is used to collect particulate material that does not meet the Klassierbedingung main dimension length a and through the openings 3 of the screen deck in conjunction with the flaps 4 through the classifying plane formed by the screen deck 11 have passed through.
  • the classified according to length a as the main dimension particulate material remains on the screen deck 11 are (as shown in Figures 7a and 11, respectively) and is discharged via a discharge chute 15.
  • the discharge chute 15 is shown as extending over the entire width of the housing 12 of the classifying machine, without it being absolutely necessary to provide this.
  • a sorting machine 16 as a multi-deck machine with three screen decks 11 for each classification according to main dimension a (length), but for different fractions (size classes of a) corresponding to the explanations in the schematic illustration according to FIG. 11 to which reference is accordingly made.
  • a plurality of fractions of particulate material classified according to the length a which is fed onto the upper screen deck 11, can be produced at the same time and can be removed laterally separated by corresponding discharge chutes 15.
  • the bottom grain discharge or discharge hopper 14 serves to collect the particulate material which does not correspond to the "fractionated" classification condition length a.
  • the classifying hole geometries are designed as 3D square holes.
  • Fig. 16 illustrates a schematic representation of a device-technical embodiment for a classification according to the particle width b as the main dimension using Aufstellklappen 5, comparable to the embodiment for a classification according to dimension a with Aufstellklappen of FIG. 12.
  • the determination of the dimension w y which defines the minimum opening width of the raising flap 5 in the YZ plane, determines the classification according to the particle width b.
  • the lowest possible coefficient of friction in the friction pairing particle screen deck 11 is selected ( ⁇ ⁇ 0.3, coefficient of static friction) to ensure a smooth and pinch-free passage of the particles 1 through the passage opening 3 in the area of the raising flap 5.
  • FIG. 17 shows an embodiment of a screen deck 11 in sectional view (FIG. 17a) in plan view with circular or elliptical passage openings 3 and integrated failure flaps 4 and opening channels 6 pointing in the material transport direction, the screen deck 11 also having plane-parallel upper and lower sides 11a and 11b and one of the Klassierbergergabe to width b correspondingly matched thickness d.
  • the classification according to the width b as the main dimension of the particles and, in particular, the importance of a low coefficient of friction of the screen deck with respect to the nature of the particle to be classified in order to avoid pinch.
  • FIG. 18 illustrates a classifying machine 16 using a screen deck 11 according to FIG. 17, while FIG. 19 again shows a fractionated classification according to the width b in FIG three different fractions with three screening decks 11 different size classification for the width b illustrates.
  • FIG. 19 again shows a fractionated classification according to the width b in FIG three different fractions with three screening decks 11 different size classification for the width b illustrates.
  • FIGS. 20 and 20 show schematically schematic sectional views of a screen deck 11 in FIG. 20 a, a top view in FIG. 20 b and a side view (sectional view according to FIG. 20 b) in FIG. 20 c, illustrating a device-technical embodiment for a classification according to the thickness of the particles below corresponding vote turn the dimension w z (see in this regard Fig. 9b).
  • the dimension w z is the smallest, in particular with respect to the comparable dimensions, ie the distances of the raising flaps from the XY plane for a classification according to the length a, so that applies.
  • FIG. 21b an embodiment using SD rectangular holes as classifying effective through openings 3 for the screening deck (plan view Fig. 21b) is finally shown in Fig. 21, in an embodiment in which the corresponding failure flaps 4 through the thickness d of the screen deck 11 and corresponding opening channels 6, which extend inclined in material transport direction formed.
  • FIGS. 22a, b and c show in FIGS. 22a, b and c, comparable to the corresponding figures for the classifying parameters b or a, a device implementation with a cover variant and failure flaps.
  • Fig. 23 again illustrates a multi-deck sorting machine (three screen decks) for forming three fractions of thickness-classified particles using rectangular passage openings 3 extending in the width direction of the screen deck 11.
  • the invention is used, inter alia, but not exclusively, for classifying processes in agriculture, such as in the harvest and processing of fruits, vegetables, berries and cereals, in seeds, fertilizers, animal feed, spices, coffee beans, nuts, tobacco, tea, Eggs or other animal products, as well as fish, meat or (intermediate) products thereof, and waste or by-products resulting therefrom; in the industry for the cleaning or processing of raw materials such as chippings, crushed stone, ores, coal, salts, wood materials and semi-finished or intermediate products, natural or synthetic bulk materials or powders such as lime, cement, fibers, coke, natural graphite, synthetic graphite, plastics and their aggregates, composites, ceramics, glass, metal, wood chips, aggregates for industrial processes, blasting or polishing media, screws, nails, coins, gemstones, semi-precious stones, scrap, recyclates or other waste streams, bulk materials or powders in the chemical or pharmaceutical industries , such as washing powder, pigments, beds for reactors, catalysts, medicinal or cosmetic active ingredients

Landscapes

  • Combined Means For Separation Of Solids (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum trennscharfen Klassieren von Partikeln nach ihrer Größe, bestimmt durch eine maximale Hauptabmessung (a,b,c) ihrer Partikelgeometrie, durch Klassieren mittels dreidimensional-klassierwirksamer Durchtrittsöffnungen (3) einer Siebungsstruktur (3,4,5,11).

Description

Verfahren und Vorrichtung zum trennscharfen Klassieren von Partikeln nach ihrer Größe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum trennscharfen Klassieren von Partikeln nach ihrer Größe.
In der Aufbereitungstechnik ebenso wie für die Produktenherstellung unter Verwendung von Partikeln spielt für eine hohe Effizienz ebenso wie für die Erfüllung von Qualitätsanforderungen der Einsatz klassierten, partikulären Materials eine zunehmende Rolle. Überdies können vielfach durch Bereitstellung sortierter, partikulärer Produkte höhere Qualitäts- und Preisvorstellungen realisiert werden.
Für unterschiedliche industrielle Anwendungen von aus Partikeln unterschiedlicher Größe bestehendem Schüttgut sind die Anforderungen an die Güte der Klassierung, d.h. an die Trennschärfe derselben unterschiedlich, wobei verschiedene Bewertungsverfahren und Bewertungskennziffern für die Beschreibung der Qualität des Klassierprozesses bekannt sind.
Besonders bei sehr eng fraktionierten Aufgabematerialien (Partikeln), in denen ein Großteil der Partikel nur Größenunterschiede im Bereich der Trennkorngrößen aufweist, lässt die Trennschärfe herkömmlicher Klassierung sehr zu wünschen übrig. Auch muss bei herkömmlichen, nur in der Ebene wirksamen, quasi zweidimensionalen Klassiereinrichtungen mit nur zweidimensional wirksamen Siebgeometrien, wie z.B. Rund- oder Rechtecklochblechen oder Siebgeweben ohne Reinigungseinrichtungen wie Bürsten oder Klopfkugeln mit Klemmkorn gerechnet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Klassieren von Partikeln anzugeben, die es gestatten, die Qualität der Klassierung, d.h. die Trennschärfe derselben, beträchtlich gegenüber herkömmlichen Klassierverfahren und -Vorrichtungen zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruches 1, hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruches 10 gelöst. Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht also darin, Partikel nach ihrer Größe, insbesondere nach einer ihrer drei Hauptabmessungen in einem euklidischen Raum (kartesisches Koordinatensystem), insbesondere Länge, Breite oder Dicke zu klassieren, wobei die besondere Güte oder Trennschärfe dieser Klassierung, dadurch erreicht wird, dass hierzu erfindungsgemäß dreidimensional-klassierwirksame Durchtrittsöffnungen einer (dreidimensionalen) Siebungsstruktur verwendet werden. Durch diese ist es überraschend möglich, im Vergleich zu vorgenannten konventionellen flächigen Siebgeometrien (2D-Siebgeometrien), bedeutend trennschärfer als bisher zu klassieren.
Die vorliegend Erfindung beruht auf einer neuartigen Generation von dreidimensionalen Siebungsstrukturen mit dreidimensional-klassierwirksamen Durchtrittsöffnungen, wobei vorzugsweise nach einer der drei maximalen Hauptabmessungen Länge, Breite oder Dicke klassiert wird und die Partikelabmessungen mit Hilfe dieser Hauptabmessungen definiert sind. Daher findet im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahrensweisen eine Größenklassifizierung im Raum statt, die zu einer drastischen Erhöhung der Klassierqualität und -gute führt.
Vorzugsweise wird die Klassierung in zumindest einer schwingenden und/oder vorzugsweise einer geneigten Klassierebene durchgeführt, wobei die Partikel vorzugsweise in einer Wurf- oder Gleitbewegung entlang bzw. in Verbindung mit einer Klassierebene bewegt werden, die vorzugsweise rechteckförmige, z.B. quadratische, und/oder elliptische, z.B. kreisförmige Durchtrittsöffnungen in dreidimensionaler Ausführung aufweist, wobei die Partikel vorzugsweise auch im Bereich der dreidimensionalen Durchtrittsöffnungen entlang einer geneigten Ebene bewegt werden.
Es ist jedoch auch möglich, eine nicht-schwingende Klassierebene zu verwenden. In Abhängigkeit vom Klassier-Parameter, insbesondere einer der Materialpaarung Siebungsstruktur-Partikel, weist eine Siebungsstruktur, die zur Klassierung verwendet wird, zumindest im Bereich der Durchtrittsöffnungen einen in Abhängigkeit von der betreffenden Hauptabmessung vorbestimmten Reibungskoeffizienten, insbesondere eine vorbestimmte Haftreibung auf.
Vorzugsweise wird für eine Klassierung eines Partikelgemisches oder einer Partikelfraktion nach der Hauptabmessung Länge a im Bereich der dreidimensional- klassierwirksamen Durchtrittsöffnungen ein möglichst hoher Haftungskoeffizient vorgesehen, während bei einer Klassierung nach einer der Hauptabmessungen Breite b oder Dicke c im Bereich der dreidimensional-klassierwirksamen Durchtrittsöffnungen der 3D- Siebungsstruktur ein möglichst geringer Reibungskoeffizient, insbesondere Haftungsreibungskoeffizient gewählt wird, wobei der Haftreibungskoeffizient der Siebungsstruktur in Abhängigkeit von Reibpaarung Partikel-Belag gewählt und vorzugsweise ein jeweils an- gepasster Klassierbelag für die entsprechende Siebungsstruktur, zumindest im Bereich der dreidimensionalen Durchtrittsöffnungen, verwendet wird.
Besonders bevorzugt wird die Klassierung unterschiedlicher Fraktionen nach der gleichen Hauptabmessung in einer gemeinsamen Vorrichtung, wobei jede Klassierebene (Siebebene) eine eigene Austragseinrichtung aufweist.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch eine Klassiereinrichtung mit einer Siebungsstruktur mit dreidimensional-klassierwirksamen Durchtrittsöffnungen aus, vorzugsweise ausgeführt als nach einer Seite aus einer Basis der Klassierebene vorspringende Aufstellklappen (oder -kanäle) auf einer Partikel- Aufgabeseite der Siebungsstruktur oder als andererseits aus einer Basis der Klassierebene der Siebungsstruktur heraustretende Ausfallklappen (oder -kanäle), auf der Austrittsseite der Siebungsstruktur.
Unter Schwerkraftbedingungen befinden sich die Aufstellklappen oder -kanäle auf einer Oberseite (Partikel-Aufgabeseite) der Siebstruktur, während sich die Ausstellklappen oder -kanäle auf einer Unterseite (Partikel-Austrittsseite) der Siebstruktur befinden.
Vorzugsweise sind die auf einer Partikel-Aufgabeseite eines Siebungsbelages angeordneten Aufstellklappen entgegengesetzt zu einer Transportrichtung der Partikel entlang der Klassierebene angeordnet, zur Klassierung nach der Hauptabmessung Länge a der Partikel, während Aufstell- oder Ausfallklappen, die die zugehörigen dreidimensionalen Aufstell- oder Ausfallkanäle der Durchtrittsöffnungen begrenzen, in Übereinstimmung oder entgegen einer Transportrichtung der Partikel entlang der Klassierebene angeordnet sind, wenn nach einer Hauptabmessung Dicke c der Partikel klassiert wird, während bei Klassieren nach der Hauptabmessung Breite b die Aufstell- oder Ausfallklappen und die durch diese begrenzten dreidimensionalen Aufstell- oder Ausfallkanäle die Durchtrittsöffnungen vorzugsweise in Übereinstimmung mit einer Transportrichtung der Partikel entlang der Klassierebene angeordnet sind. Die Durchtrittsöffnungen können auch in Gegenrichtung zur Transportrichtung der Partikel orientiert angeordnet sein.
Durch die erfindungsgemäße Sortierung bzw. Klassierung mittels dreidimensional- klassierwirksamer Siebgeometrien nach einer der drei maximalen Hauptabmessungen Länge, Breite, Dicke der Partikel wird durch Veränderung der Anzahl und Lage und/oder Anzahl und/oder Größe von Kontaktbereichen der Partikel im Bereich der Durchtrittsöffnungen eine überraschend hohe Trennschärfe und Klassiergüte erreicht, was insbesondere bei eng fraktionierten Aufgabematerialien, in denen ein großer Teil der Partikel im Bereich einer Trennkorngröße liegt, und bei denen ein Klassierprozess normalerweise eine geringe Trennschärfe aufweist, von hoher Bedeutung ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Partikels, mit seinen maximalen Hauptabmessungen Länge a, Breite b, Dicke c,
Fig. 2 ein Kräftegleichgewicht an einem Partikel zur Beschreibung eines Partikelbewegungsverhaltens,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Bewegungsverhaltens eines Partikels in
Abhängigkeit von einer Bewegung/Antrieb einer Klassiereinrichtung für eine Wurfbewegung und eine Gleitbewegung des Partikels,
Fig. 4 Öffnungsgeometrien einer Klassiereinrichtung in einer XY-Ebene, die einer
Basis einer Klassierebene entspricht, mit Kreisloch und Quadrat als Beispiele von Durchtrittsöffnungen mit gleichen Abmessungen in X- und Y-Richtung (linke Seite) und rechteckiger sowie elliptischer Lochgeometrie (Durchtrittsöffnung) als Beispiele von ungleichen Abmessungen der Durchtrittsöffnungen in X- und Y-Richtung auf der rechten Seite,
Fig. 5 dreidimensional klassierwirksame Öffnungsgeometrien einer Klassiereinrichtung mit Fig. 5a 3D-Quadratloch und
Fig. 5b 3D-Rechteckloch in einer Ausführung mit Ausfallklappe,
Fig. 6 dreidimensionale Öffnungsgeometrien einer Klassiereinrichtung mit
Fig. 6a 3D-Quadratloch und
Fig. 6b 3D-Rechteckloch mit Aufstellklappe, wobei die Fig. 5 und 6 diese Öffnungsgeometrien von 3D-Durchtrittsöffnungen in Draufsicht und im Schnitt zeigen,
Fig. 7 eine schematische Darstellung der Funktionsweisen von Öffnungsgeometrien nach Fig. 5a und 6a, mit
Fig. 7a einer Klassierung nach Hauptabmessung a mit Ausfallklappe und SD- Quadratloch, und
Fig. 7b einer Klassierung mit Aufstellklappe und 3D-Quadratloch,
Fig. 8 einer Klassierung nach einer Hauptabmessung b, mit
Fig. 8a Klassierung mit 3D-Kreisloch mit Ausfallklappe, und
Fig. 8b einer Klassierung mit 3D-Quadratloch mit Aufstellklappe,
Fig. 9 einer Klassierung nach einer Hauptabmessung c mit 3D-Rechteckloch,
Fig. 9a mit Ausfallklappe,
Fig. 9b mit 3D-Rechteckloch mit Aufstellklappe,
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Siebdecks als Klassiereinrichtung für eine Klassierung nach einer maximalen Partikelausdehnung, Hauptabmessung (Länge) a,
Fig. 11 eine schematische Darstellung einer Mehrdeckvorrichtung mit Fraktionierung bei Klassierung nach der maximalen Hauptabmessung (Länge) a, Fig. 12 eine schematische Darstellung für ein Siebdeck als Klassiereinrichtung für eine Klassierung nach der maximalen Hauptabmessung (Länge) a mit Aufstellklappe, in
Fig. 12a Längsschnittansicht,
Fig. 12b Draufsicht,
Fig. 12c einer Teil-Schnittdarstellung entlang der Linie A-A in Fig. 12b,
Fig. 13 eine schematische Darstellung eines Siebdecks als Klassiereinrichtung für eine Klassierung nach der maximalen Hauptabmessung (Länge) a mit planparalleler Ausbildung des Siebdecks und in dieses integrierte Ausfallklappen (mit dreidimensional-klassierwirksamen Durchtrittsöffnungen), in
Fig. 13a Längsschnitt, Fig. 13b Draufsicht,
Fig. 14 eine Eindeck-Klassiervorrichtung für eine Klassierung nach der maximalen
Hauptanmessung (Länge) a, in
Fig. 14a schematischer Längsschnittdarstellung,
Fig. 14b einem Siebbelag der Klassiereinrichtung mit 3D-Quadratlöchern in schematischer Darstellung in Draufsicht,
Fig. 14c die Klassiervorrichtung nach Fig. 14a in schematischer Darstellung in Seitenansicht mit Austrageinrichtung,
Fig. 15 eine Mehrdeck-Klassiervorrichtung für eine Klassierung nach der maximalen
Hauptabmessung (Länge) a in
Fig. 15a schematischer Längsschnittdarstellung, wobei
Fig. 15b einen Siebbelag der Klassiervorrichtung mit 3D-Quadratlöchern in schematischer Darstellung in Draufsicht zeigt, und Fig. 15c die Klassiervorrichtung nach Fig. 15a in Seitenansicht mit Austrageinrichtung für die verschiedenen, zur Fraktionierung vorgesehenen Klassiereinrichtungen,
Fig. 16 eine schematische Darstellung eines Siebdecks als Klassiereinrichtung für eine Klassierung nach der mittleren Hauptabmessung (Breite) b mit Aufstellklappen, in
Fig. 16a im Längsschnitt,
Fig. 16b in Draufsicht,
Fig. 16c in Teil-Schnittdarstellung entlang einer Linie B-B in Fig. 16b,
Fig. 17 eine schematische Darstellung eines Siebdecks als Klassiereinrichtung für eine Klassierung nach der mittleren Hauptabmessung (Breite) b mit planparalleler Ausbildung des Siebdecks und in dieses integrierte Aufallklappen (mit klassierwirksamen Durchtrittsöffnungen),
Fig. 17a im Längsschnitt, Fig. 17b in Draufsicht,
Fig. 18 eine Eindeck-Klassiervorrichtung für eine Klassierung nach der mittleren
Hauptabmessung (Breite) b in
Fig. 18a schematischer Längsschnittdarstellung,
Fig. 18b einen Siebbelag der Klassiervorrichtung mit 3D-Rundlöchern in der Durchtrittsebene (Kreislöcher) in schematischer Darstellung und in Draufsicht,
Fig. 18c die Klassiervorrichtung nach Fig. 18b in Seitenansicht in schematischer Darstellung mit Austrageinrichtung,
Fig. 19 eine Mehrdeck-Klassiervorrichtung für eine Klassierung nach der mittleren
Hauptabmessung (Breite) b in
Fig. 19a schematischer Längsschnittdarstellung, wobei Fig. 19b einen Siebbelag der Klassiervorrichtung mit 3D-Rundlöchern in der Durchtrittsebene in schematischer Darstellung in der Draufsicht zeigt, und
Fig. 19c die Klassiervorrichtung nach Fig. 19b in Seitenansicht mit Austrageinrichtung zeigt,
Fig. 20 eine schematische Darstellung eines Siebdecks als Klassiereinrichtung für eine Klassierung nach der minimalen Hauptabmessung (Dicke) c mit Aufstellklappe,
Fig. 20a in Längsschnittdarstellung,
Fig. 20b in Draufsicht,
Fig. 20c in Teil-Schnittdarstellung entlang der Linie A-A in Fig. 20b,
Fig. 21 ein Siebdeck als Klassiereinrichtung für eine Klassierung nach der minimalen
Hauptabmessung (Dicke) c mit planparalleler Ausbildung des Siebdecks und in dieses integrierte Aufstellklappen (mit klassierwirksamen Durchtrittsöffnungen), in
Fig.21a im Längsschnitt,
Fig. 21b in Draufsicht,
Fig. 21c eine Schnittdarstellung entlang der Linie C-C nach Fig. 21b,
Fig. 22 eine Eindeck-Klassiervorrichtung für eine Klassierung nach der minimalen
Hauptabmessung (Dicke) c in
Fig. 22a schematischer Längsschnittdarstellung,
Fig. 22b einem Siebbelag der Klassiervorrichtung mit 3D-Rechtecklöchern in schematischer Darstellung,
Fig. 22c die Klassiervorrichtung nach Fig. 22b in Seitenansicht mit Austrageinrichtung in schematischer Darstellung, Fig. 23 eine Mehrdeck-Klassiervorrichtung für eine Klassierung nach der minimalen Hauptabmessung (Dicke) c in
Fig. 23a schematischer Längsschnittdarstellung,
Fig. 23b einem Siebbelag der Klassiervorrichtung mit 3D-Rechtecklöchern in schematischer Darstellung,
Fig. 23c eine Klassiervorrichtung nach Fig. 23a in Seitenansicht mit Austrageinrichtungen in schematischer Darstellung.
Grundlage der nachfolgenden Erläuterungen von Ausführungsbeispielen eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum trennscharfen Sortieren von Partikeln eines Aufgabegutes nach ihrer Größe, beruhend auf einer Klassierung nach einer der drei maximalen Hauptabmessungen derselben im euklidschen Raum, ist die Geometrie eines Partikels 1 , wie in Fig. 1 dargestellt, wobei diese Klassierung eines vorzugsweise aus rieselfähigen Partikeln bestehenden Aufgabegutes, das ein beliebiges Schüttgut sein kann, die Hauptabmessungen des Partikels, nämlich seine maximale Länge a, seine mittlere Hauptabmessung, Breite b und seine minimale Hauptabmessung, Dicke c, ist, wobei sich diese drei im kartesischen Koordinatensystem festgelegten Hauptabmessungen des Partikels 1 in den Hauptachsen X, Y, Z durch einen regelmäßigen Körper, wie z. B. einen Quader oder, wie in Fig. 1 angedeutet, durch einen Ellipsoid als Einhüllenden darstellen lassen, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Ellipsoid mit den Hauptabmessungen Länge a, Breite b und Dicke c verwendet, wobei das Volumen dieses einhüllenden Ellipsoids minimal ist. Das Verhältnis der drei Hauptabmessungen (Länge a, Breite b, Dicke c) lässt sich mit a>b>c beschreiben, wobei A senkrecht zu b, b senkrecht zu v und v senkrecht zu a ist.
Auf der Grundlage einer genauen Definition der Abmessungen eines Partikels 1 in den drei Raumebenen XZ, ZY und XY kann die Aufgabe einer Klassierung hoher Güte nach jeweils einer der drei Hauptabmessungen definiert werden. Besonders bei sehr eng fraktionierten Aufgabematerialien, in denen ein Großteil der Partikel 1 hinsichtlich ihrer Größe im Bereich der Trennkorngröße liegt, wird durch die hier vorgeschlagene SD- Klassierung, unter der eine Klassierung unter Verwendung dreidimensional klassierwirksamer Durchtrittsöffnungen verstanden wird, eine überraschend hochqualitative und trennscharfe Klassierung erreicht, wobei auch eine deutliche Verringerung von Klemm- korn erreicht wird, ohne dass besondere Reinigungseinrichtungen zur Anwendung kommen. Der in Fig. 1 für die Definition der Partikelgeometrie verwendete, einhüllende El- lipsoid weist ein definiertes Abmessungsverhältnis a:b:c = 6:2:1 auf.
Bei einer dreidimensionalen, d.h. unter Einsatz dreidimensional klassierwirksamer Durchtrittsöffnungen vorgenommenen hoch-trennscharfen Größenklassierung von Partikeln nach einer Hauptabmessung derselben (im Rahmen dieser Anmeldung auch als „3D-Klassierung" bezeichnet), ist es sowohl für das Aufstellen eines physikalischverfahrenstechnischen Modells wie auch zur Definition von verschiedenen Lösungsvarianten sinnvoll, geeignete Beschreibungselemente zu wählen, mit deren Hilfe die Funktion von 3D-Klassiergeometrien (Klassierbelege, Siebstrukturen) beschrieben werden können. Als Parameter dienen hierbei eine Partikelbewegung, eine Sieböffnungsgeometrie, d.h. eine Geometrie von dreidimensional klassierwirksamen Durchtrittsöffnungen der Siebeinrichtung mit ihren charakteristischen Abmessungen sowie die in Abhängigkeit von der Klassieraufgabe beachtlichen, herrschenden bzw. festzulegenden Reibungsverhältnisse.
Die Partikelbewegung wird dabei mit Hilfe einer Maßzahl beschrieben, die durch das Verhältnis des senkrecht zu einer Klassierebene einer Klassiereinrichtung (Siebeinrichtung) stehenden Komponenten der auf einen Partikel 1 wirkenden Beschleunigungskraft Fa und der Gewichtskraft F9 beschrieben wird. Diese Maßzahl wird als Sieb- oder Wurfkennziffer Sv bezeichnet. In Fig. 2 ist das auf einen Partikel 1 wirkende Kräftegleichgewicht bei der Partikelbeschleunigung infolge einer Linearschwingung zur Beschreibung/Ermittlung möglicher Bewegungsvorkommen für eine Siebeinrichtung (Klassiereinrichtung 2) dargestellt. Die Siebkennziffer wird wie folgt berechnet:
Figure imgf000011_0001
^ _ Fa -sin(α + ß)
Fg -cos(α)
Figure imgf000011_0002
a
mit: F9 = mp • g c _ a - sin(a + ß)
g■ cos{a )
Dabei bezeichnet mp eine Partikelmasse, α einen Anstellwinkel einer Siebebene (Klassierebene) bzw. eines Klassierbelages der Sieb- oder Klassiereinrichtung 2 und ß ein Wirkwinkel der Beschleunigungskraft infolge eines Schwingantriebes der Sieb- bzw. Klassiereinrichtung 2.
Zur Beschreibung einer Partikelbewegung entlang der Klassiereinrichtung bzw. Siebeinrichtung 2 (= Bewegung entlang eines Klassierbelages), wird zwischen Wurfbewegung mit Sv > 1 und einer Gleitbewegung Sv < 1 unterschieden.
In Fig. 3 sind die Bewegungsverhältnisse eines runden Modellkörpers bei einer Wurfbzw. Gleitbewegung am Beispiel eines geneigten Klassierbelages (Klassiereinrichtung 2) dargestellt.
Als Sortiereinrichtung bzw. Mittel zum Klassieren von Partikeln 1 werden vorzugsweise Schwingsiebe (Siebeinrichtungen 2 mit einem Schwingantrieb) verwendet oder eine Siebeinrichtung 2, die, schräg gestellt, aufgrund ihrer Neigung eine Gleitbewegung der Partikel 1 entlang der Siebeinrichtung 2 in der Klassierebene bei ruhender Siebeinrichtung 2 herbeiführt, wie dies schematisch in Fig. 3 dargestellt ist. Die Siebeinrichtung 2 kann vorzugsweise eine Kreisschwingung, eine Ellipsenschwingung, einen Linearschwinger oder eine Planschwingung aufweisen.
Als Sieböffnungsgeometrien, die die Geometrie der dreidimensional klassierwirksamen Durchtrittsöffnungen 3 eines Klassier- oder Siebbelages 2 beschreiben, sind vorzugsweise 3D-Quadratloch, 3D-Langloch, 3D-Rechteckloch, 3D-Ellipsenloch oder 3D- Kreisloch vorgesehen. Die Sieböffnungsgeometrie beschreibt demnach die Geometrie der Durchtrittsöffnungen 3 des Sieb- oder Klassierbelages 2 (der die Klassiereinrichtung bildet). Grundsätzlich können hierbei die Öffnungsgeometrien in einer XY-Ebene und in einer XZ-Ebene bzw. einer Y/Z-Ebene unterschieden werden. In einer eine Klassierebene bildenden, sich in einer Hauptebene der Klassiereinrichtung (Siebbelag 2) erstreckenden horizontalen XY-Ebene kann zwischen Sieböffnungsgeometrien unterschieden werden, bei denen eine Abmessung in X- und in Y-Richtung gleich groß ist oder bei de- nen diese Abmessungen voneinander verschieden sind. Ersteres ist in Fig. 4 auf der linken Seite für eine kreisrunde bzw. eine quadratische Durchtrittsöffnung 3 dargestellt, während auf der rechten Seite in Fig. 4 zwei Beispiele für unterschiedliche Abmessungen der Durchtrittsöffnungen 3 in X-Richtung und Y-Richtung als rechteckige oder elliptische Durchtrittsöffnungen dargestellt sind.
Zur Ausbildung einer dreidimensionalen und klassierwirksamen Durchtrittsöffnung 3 wird vorzugsweise eine der vorbeschriebenen„zweidimensionalen" Öffnungsgeometrien in der XY-Ebene in der XZ- bzw. YZ-Ebene mit einer schiefen Ebene versehen, welche entlang einer der Raumachsen X oder Y unter einem definierten Winkel γ zur Ebene XY angeordnet ist. Auf diese Art ergibt sich zwischen der XY-Ebene und der schiefen Ebene eine vertikale Öffnung mit den Abmaßen Wx - W2 bzw. wy - wz , wobei in Fig. 5 und Fig. 6 Varianten einer 3D-Geometrie für die Gestaltung der Durchtrittsöffnungen 3 bei Wahl einer quadratischen bzw. rechteckigen Öffnungsgeometrie in der XY-Ebene dargestellt sind. Die schiefe Ebene kann als Ausfallklappe 4, wie in Fig. 5 dargestellt oder als Aufstellklappe 5, wie in Fig. 6 dargestellt, ausgeführt sein. Fig. 6a zeigt dabei ein SD- Quadratloch als Durchtrittsöffnung 3, während Fig. 6b ein 3D-Rechteckloch mit Aufstellklappe 5 zeigt.
Das Wirkprinzip der 3D-Größenklassierung für eine trennscharfe Klassifizierung nach den maximalen Hauptabmessungen a (Länge), b (Breite) sowie c (Dicke) durch Verwendung einer definierten Öffnungsgeometrie der Durchtrittsöffnungen 3, die in den drei Raumebenen XY, YZ und ZX ausgerichtet ist sowie durch eine Auswahl der oben erläuterten Partikelbewegung und unter Berücksichtigung der Reibungsverhältnisse in Abhängigkeit von der jeweiligen Klassieraufgabe (unterschiedliche Reibverhältnisse je nach Klassierung nach Hauptabmessung Länge a, oder Hauptabmessung Breite b, oder Hauptabmessung Dicke c) eine Klassierung nach einer der drei Partikelabmessungen Länge a, Breite b oder Dicke c erreicht. Nachfolgend wird dies anhand zugehöriger Ausführungsbeispiele im Einzelnen erläutert.
Fig. 7 zeigt die Klassierung nach der Hauptabmessung Länge a, einmal für den Fall der Verwendung von dreidimensional klassierwirksamen Durchtrittsöffnungen 3 mit Ausfallklappe 4 in Fig. 7a oder der Ausführung von Durchtrittsöffnungen 3 mit Aufstellklappe 5, schematisch in Schnittansicht oder Draufsicht jeweils gezeigt in Fig. 7b. Die Klassierung nach der Hauptabmessung Länge a wird am Beispiel einer quadratischen Öffnungsgeo- metrie, d.h. mit quadratischer Durchtrittsöffnung 3 in der XY-Ebene, einer Siebkennziffer Sv > 1 (Wurfbewegung) sowie einer der Materialtransportrichtung entgegengerichteten Ausfallklappe 4 oder Aufstellklappe 5 erläutert. In Fig. 7 ist jeweils ein Beispiel für die Verwendung einer Ausfallklappe 4 bzw. einer Aufstellklappe 5 für die Klassierung nach der Hauptabmessung Länge a durch ein 3D-Quadratloch dargestellt. Wird ein Partikel 1 unter Verwendung der Ausführung einer Klassiereinrichtung (Siebbelag) mit Ausfallklappengeometrie, d.h. bei Verwendung sich von einer Basis der Klassifizierebene nach unten geneigt erstreckenden Ausfallklappe 4 wie in Fig. 7a gezeigt, durch die Wahl der Siebkennziffer zu einer Wurfbewegung angeregt, kommt es, wie in Abbildung 7a dargestellt, zu einem„Durchstecken" bzw.„Aufstellen" des Partikels 1 mit seiner Breite b aufgrund einer wirksamen Klassiergeometrie Wx - wy der 3D-Quadratloch-Durchtrittsöffnung 3. Durch das Ausrichten der Ausfallklappe 4 entgegengesetzt zur Material- Transportrichtung der Partikel 1 wird der Partikel 1 beim„Durchstecken" durch die XY- Ebene in seiner Ausrichtung gehalten. Beim Auftreffen des Partikels 1 auf der Ausfallklappe 4 kippt der Partikel 1 und wird durch mindestens drei Punkte A1 , A2, A3 (siehe Fig. 7a) gehalten. Die Pfeile einer möglichen Bewegungsrichtung in Fig. 7 deuten eine mögliche Bewegungsrichtung des Partikels 1 an.
Wesentlich ist hierbei, dass durch die Wahl des Werkstoffes des Klassierbelages bzw. Siebbelages der Klassiereinrichtung in Verbindung mit der Berücksichtigung der Art der zu klassierenden Partikel 1 und der durch diese gebildeten Elemente der Reibungspaarung, ein hoher Haftreibungskoeffizient der Reibpaarung Partikel-Siebbelag der Klassiereinrichtung vorgesehen ist. Vorzugsweise werden für die Reibbedingungen bei der Klassierung nach der maximalen Hauptabmessung Länge a hohe Haftreibungskoeffizienten benötigt, im Rahmen der vorliegenden Anmeldung vorzugsweise ein Haftreibungskoeffizient von μ > 0,3, insbesondere μ > 0,7.
Reibungsbedingt wird dabei sichergestellt, dass der Partikel 1 zur Klassierung nach der maximalen Hauptabmessung Länge a in der in Fig. 1a unten dargestellten, durch den Kontakt an den Punkten A1 , A2 und/oder A3 bedingten, aufgestellten Position gehalten wird und damit auf dem Siebbelag bzw. auf der Klassiereinrichtung verbleibt und nicht durch die Durchtrittsöffnung 3 hindurchrutscht (wie die anderen Partikel, die keine durch die Ausgestaltung des Siebbelages in Abhängigkeit vom Aufgabegut definierte, vorbestimme Länge a besitzen und somit durch die Durchtrittsöffnung 3 hindurchtreten). Durch die Bewegung des Klassierbelages bzw. der Klassiereinrichtung (Siebdeck 11) wird gewährleistet, dass der Partikel 1 in seiner definierten Ausrichtung gehalten wird und somit in Abhängigkeit von einer Lage seines Schwerpunktes S nach der Länge a klassiert werden kann. Ohne einen hinreichend hohen Haftreibungskoeffizienten würde der Partikel 1 , wie in Fig. 7a gezeigt, kippen und nicht durch den Kontaktpunkt A1 in Berührung mit der Ausfallklappe 4 gehalten werden und mit seiner Breite durch die sich zwischen der XY-Ebene und der Ausfallklappe 4 ergebende Durchtrittsöffnung hindurchgleiten können.
Eine analoge Ausführung, jedoch mit Verwendung einer Aufstellklappe 5 (selbstverständlich weist die Klassiereinrichtung bzw. der Siebbelag eine Vielzahl solcher Aufstellklappen 5 , bzw. bei der Ausführung nach Fig. 7a Ausfallklappen 4, auf) zeigt Fig. 7b, wobei auch mit einer derartigen Aufstellklappe 5, die aus einer Basis B der Klassierebene nach oben heraustritt, ebenfalls nach der maximalen Hauptabmessung Länge a klassiert werden kann. Wird ein Partikel 1 unter Verwendung der klassierwirksamen SD- Aufstellklappengeometrie gemäß Fig. 7b durch die Wahl der Siebkennziffer zu einer Wurfbewegung angeregt, kommt es, wie in Fig. 7 gezeigt, zu einem Aufstellen des Partikels 1 mit seiner Breite b parallel zur XY-Ebene. Durch das Ausrichten der Aufstellklappe 5 entgegengesetzt zur Materialtransportrichtung, wird der Partikel 1 beim Aufstellen auf der XY-Ebene in seiner Ausrichtung gehalten. Auch hier kippt der Partikel 1 beim Auftreffen desselben auf der XY-Ebene und wird durch mindestens drei Punkte B1 , B2, B3 gehalten. Auch hierbei muss durch die Wahl des Werkstoffes des Klassierbelages bzw. Siebbelages und der Klassiereinrichtung gewährleistet werden, dass ein hoher Haftreibungskoeffizient μ für die Reibpaarung Partikel-Klassierbelag bzw. Oberflächenbeschich- tung der Klassiereinrichtung vorhanden ist (μ > 0,3). Vorzugsweise wird ein Reibungskoeffizient von μ > 0,7 vorgesehen. Bei der Bewegung des Klassierbelages wird somit gewährleistet, dass der Partikel 1 in seiner definierten Ausrichtung und Aufstellung gehalten wird und somit in Abhängigkeit von der Lage seines Schwerpunktes S nach der Länge a klassiert werden kann. Auch hier würde ohne einen hinreichend hohen Haftreibungskoeffizienten der Partikel 1 kippen und mit seiner Breite durch die sich zwischen der XY-Ebene und der Aufstellklappe 5 ergebende Durchtrittsöffnung 3 hindurchgleiten können. Nachfolgend wird die Klassierung nach der Hauptabmessung Breite b anhand von Fig. 8a und Fig. 8b jeweils wieder für die Ausführung des Klassierbelages bzw. der Klassiereinrichtung mit Ausfallklappe 4 (Fig. 8a) oder Aufstellklappe 5 (Fig. 8b) erläutert. Bei Verwendung einer kreisrunden , d.h in der XY-Ebene elliptischen Durchtrittsöffnung 3, einer Siebkennziffer Sv < 1 (Gleitbewegung) sowie einer in Materialtransportrichtung geöffneten Ausfallklappe 4, können die Partikel 1 nach ihrer Breite b klassifiziert werden. Wird ein Partikel 1 durch die Wahl der Siebkennziffer (Sv < 1) zu einer Gleitbewegung angeregt, kommt es, wie in Fig. 8a dargestellt, aufgrund der Lage des Schwerpunktes S des Partikels zu einem„Durchfallen" des Partikels in einen kreisrunden Durchtrittskanal 6, der durch die Ausfallklappe 4 sowie vorzugsweise eine parallel sich von einer gegenüberliegenden Kante der Durchtrittsöffnung 3 erstreckenden Ausfallklappe 4a (die Ausfallklappen 4, 4a können ein integrales Rohr zur Bildung des Durchtrittskanals 6 sein) gebildet wird. In diesem, im Querschnitt kreisrunden Durchtrittskanal mit einem Öffnungsdurchmesser WO erfolgt eine Klassierung nach der Partikelbreite b. Der zu klassierende Partikel 1 fällt mit seiner Hauptabmessung a (Länge) in den Durchtrittskanal 6 und berührt diesen Durchtrittskanal 6 in mindestens einem Punkt C1 , während er gleichzeitig in einen weiteren Punkt C2 mit dem Rand der Durchtrittsöffnung 3 in Kontakt ist. In diesem Fall muss durch die Wahl des Werkstoffes der Klassiereinrichtung bzw. des Klassierbelages 2, entlang dessen der Partikel 1 sich bewegt, ein möglichst niedriger Haftreibungskoeffizient μ für die Reibpaarung Partikel-Klassiereinrichtung gewählt werden, insbesondere mit einem Haftreibungskoeffizienten μ < 0,3, so dass ein„Steckenbleiben" des Partikels 1 im Durchtrittskanal 6 verhindert wird. Bei der Klassierung nach der Breite b ist also eine zur Klassierung nach der Hauptabmessung Länge a gerade entgegen gesetzte Wahl des Reibungskoeffizienten für die Reibpaarung zwischen Partikel und Klassiereinrichtung bzw. Siebdeck oder Klassierbelag vorzusehen und in Abhängigkeit von der Art der zu klassierenden Partikel 1 bzw. dem Material der Klassiereinrichtung, d. h. der Oberfläche des Klassierbelages 2, entlang derer sich die Partikel 1 bewegen, auszuwählen bzw. einzurichten. Partikel, die nicht dies als Klassierkriterium definierte Breite b aufweisen (Partikel mit größerer Breite) verbleiben auf dem Siebbelag.
Fig. 8b verdeutlicht schematisch eine Klassierung nach der Hauptabmessung Breite b unter Verwendung einer quadratischen Öffnungsgeometrie in der XY-Ebene (SD- Quadratloch), einer Siebkennziffer Sv < 1 (Gleitbewegung) sowie einer zur Materialtransportrichtung sich öffnenden Aufstellklappe 5 durch die ebenfalls nach der Breite b klas- siert werden kann. Wird in diesem Fall ein Partikel 1 durch die Wahl der Siebkennziffer Sv < 1 zu einer Gleitbewegung entlang der Klassiereinrichtung angeregt, gleitet der Partikel 1 , wie in Fig. 8b dargestellt, in der XY-Ebene auf die quadratische Durchtrittsöffnung
3 (3D-Quadratloch) der Aufstellklappengeometrie zu und berührt diese in mindestens einem Punkt C2. Je nach Lage des Schwerpunktes S des Partikels 1 dreht sich der Partikel 1 aufgrund des auf den Partikel 1 einwirkenden Momentes in die Öffnungsgeometrie der Durchtrittsöffnung 3 mit Aufstellklappe 5 in der XZ-Ebene oder bewegt sich um diese herum. Durch die Wahl des Werkstoffes der Klassiereinrichtung bzw. des Siebbelages muss in Abstimmung mit dem Material der Partikel 1 vorzugsweise dafür Sorge getragen werden, dass die Reibpaarung Partikel-Klassierbelag bzw. Klassiereinrichtung einen möglichst niedrigen Haftreibungskoeffizienten besitzt, so dass ein„Steckenbleiben" des Partikels 1 in der Öffnungsgeometrie der 3D-Durchtrittsöffnung 3 mit Aufstellklappe 5 verhindert wird. Auch hier wird vorzugsweise ein Haftreibungskoeffizient μ < 0,3 gewählt.
Auch hier geben wiederum die Pfeile in den Darstellungen eine mögliche Bewegungsrichtung des Partikels 1 an.
Anhand von Fig. 9 wird nachfolgend eine Klassierung nach der Hauptabmessung c (Dicke) ebenfalls sowohl anhand einer Ausführung der Klassiereinrichtung mit Ausfallklappe
4 (Fig. 9a) als auch einer Ausführung mit Aufstellklappe 5 (Fig. 9b). erläutert. Vorzugsweise kann unter Verwendung einer rechteckigen Öffnungsgeometrie (Durchtrittsöffnung 3) in der XY-Ebene, einer Siebkennziffer Sv < 1 (Gleitbewegung) sowie einer in Materialtransportrichtung geöffneten Ausfallklappe 4 nach der Hauptabmessung Dicke c der Partikel 1 klassiert werden. Die 3D-Rechtecköffnung ist mit ihrer langen Seite vorzugsweise rechtwinklig zur Materialtransportrichtung angeordnet, wie dies in Fig. 9a dargestellt ist. Wird ein Partikel 1 durch die Wahl der Siebkennziffer (Sv < 1) zu einer Gleitbewegung angeregt, kommt es, wie in Fig. 9a dargestellt, zu einem Ausrichten des Partikels 1 mit seiner Hauptabmessung a (Länge) entlang der längsten Abmessung der rechteckigen Öffnungsgeometrie (3D-Rechteckloch in der XY-Ebene). Durch diese Ausrichtung rutscht der Partikel 1 mit seiner Ebene B/C in einen rechteckigen Öffnungskanal 6 zwischen der Ausfallklappe 4 (sowie einer gegenüberliegend parallelen Ausfallklappe 4a, die sich vom gegenüberliegenden Rand der Durchtrittsöffnung 3 erstreckt) und der XY-Ebene. In dem Öffnungskanal 6 erfolgt aufgrund der Abmessung (Breite wö des Öffnungskanales 6, die durch den minimalen Abstand zwischen der Ausfallklappe 4 und der XY-Ebene definiert wird) die Klassierung nach der Partikeldicke c. Auch hier muss wie bei der Klassierung nach der Hauptabmessung b (Breite) die Wahl des Haftreibungskoeffizienten der Reibpaarung Partikel-Klassierbelag bzw. Siebdeckmaterial oder Oberfläche der Klassiereinrichtung möglichst niedrig ausgeführt sein (insbesondere μ < 0,3), da so ein„Steckenbleiben" des Partikels 1 im Durchtrittskanal 6 verhindert wird.
Die Berechnung der Lochdicke wz (Fig. 9a) bzw. des Lochdurchmessers Wx (Fig. 8a, siehe auch Figuren 4 bis 9) erfolgt mit wz = Wx• tan α.
Fig. 9b verdeutlicht schematisch die Ausführung einer Klassierungseinrichtung zur Klassierung nach der Hauptabmessung Dicke c mittels Aufstellklappe 5 unter Verwendung einer rechteckigen Öffnungsgeometrie in der XZ-Ebene einer Siebkennziffer Sv < 1 (Gleitbewegung) sowie einer entgegen der Materialtransportrichtung geöffneten Aufstellklappe. Auch hier ist die rechteckige Öffnungsgeometrie (3D-Rechteckloch) mit ihrer langen Seite rechtwinklig zur Materialtransportrichtung angeordnet. Wird ein Partikel 1 durch die Wahl der Siebkennziffer Sv < 1 zu einer Gleitbewegung angeregt, kommt es, wie Fig. 9b verdeutlicht, zu einem Ausrichten des Partikels 1 mit seiner Hauptabmessung Länge a entlang der längsten Abmessung der rechteckigen Öffnungsgeometrie der Aufstellklappe 5 in der XY-Ebene. Dort erfolgt aufgrund der Abmessung wz, die durch den minimalen Abstand zwischen der Aufstellklappe 5 und der XY-Ebene definiert wird, die Klassierung nach der Partikeldicke c. Auch hier muss durch die Wahl des Werkstoffes des Siebbelages bzw. der Klassiereinrichtung gewährleistet werden, dass ein möglichst niedriger Haftreibungskoeffizient der Reibungspaarung Partikel-Klassier- bzw. Siebbelag eingestellt ist, so dass ein„Steckenbleiben" des Partikels 1 im Durchtrittskanal 6 verhindert wird. Auch hier gibt ein Pfeil eine mögliche Bewegungsrichtung des Partikels 1 an. Vorzugsweise liegt der Haftreibungskoeffizient bei einem Wert μ < 0,3. Nicht dem Maß der festgelegten Dicke c als Klassierkriterium entsprechende Partikel (dickere Partikel) verbleiben auf dem Klassierbelag.
Anhand der vorgewählten Ausführungsbeispiele ist es möglich, eine trennscharfe Klassierung von Partikeln 1 nach ihrer Größe auf der Basis der drei Partikel- Hauptabmessungen, Länge, Breite, Dicke mit Hilfe einer dreidimensionalen Klassiergeometrie, d. h. dreidimensional klassierwirksamer Durchtrittsöffnungen 3, zu realisieren. Unter Berücksichtigung der Abmessungsverhältnisse der Durchtrittsöffnungen 3 in X- und Y-Richtung, einer Partikelbewegung (Siebkennziffer), einer Öffnungsgeometrie der klassierwirksamen 3D-Durchtrittsöffnungen, einer Öffnungsgeometrie der Durchtrittsöffnungen in der XY-Ebene bzw. YZ-Ebene, einer Öffnungsgeometrie in der XZ- bzw. YZ- Ebene sowie der in Abhängigkeit von der Klassieraufgabe wesentlichen Haftreibwerte der Reibungspaarung Partikel-Material der Siebstruktur (Klassiereinrichtung) ist eine Vielzahl an Ausführungsmöglichkeiten (zumindest 6 oder mehr) zur Klassierung nach der Partikellänge a bzw. Partikelbreite b sowie der Partikeldicke c der Partikel 1 als Möglichkeiten einer verfahrenstechnischen Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Berücksichtigung der vorgenannten Parameter vorgesehen.
Nachfolgend werden schematisch verfahrenstechnische Modelle und Vorrichtungen zur Realisierung der vorerläuterten Größenklassierung von Partikeln nach einer ihrer Hauptabmessungen Länge, Breite oder Dicke erläutert.
Fig. 10 zeigt schematisch anhand eines Eindecksiebes 7 eine grundsätzliche, vorrichtungstechnische Umsetzung für eine Klassiervorrichtung mit einem Eindecksieb 7 für eine Klassierung nach der Hauptabmessung a. Ohne dass es im einzelnen dargestellt wäre, erfolgt hier, wie anhand von Fig. 7a (links unten) erläutert, ein Durchgang des aufgegebenen Partikelmateriales durch das Eindecksieb 7, insofern die Partikel keine Länge a aufweisen, die zu einem Verharren von Partikeln 1 auf dem Eindecksieb 7 und damit zur Klassierung nach der Hauptabmessung Länge a führte, wie dies in Fig. 7a dargestellt ist.
Selbstverständlich ist es mit Hilfe einer Mehrdecksiebvorrichtung hier mit drei Siebdecks 8 bis 10 in Fig. 11 schematisch im Schnitt gezeigt, möglich, eine Fraktionierung, d.h. unterschiedliche Fraktionen der nach der gleichen Hauptabmessung Länge a klassierten Partikel 1 durchzuführen bzw. zu erhalten, wobei nach einer Schüttgut- bzw. Materialaufgabe von Partikeln 1 auf der linken Seite des oberen Siebdecks 8 diejenigen Partikel, die aufgrund der Abmessung der Durchtrittsöffnungen und ihrer ähnlichen Länge a als größte Partikel (hinsichtlich Länge a) auf dem oberen Siebdeck 8 verbleiben, während die zwei weiteren Siebdecks 9 und 10 zur jeweiligen Klassierung kleinerer Partikel nach ihrer maximalen Länge a jeweils in entsprechender weise dienen. Auf diese Weise werden drei Fraktionen von Partikeln 1 erhalten, die alle nach der maximalen Länge a größenklassiert sind. Jedes Siebdeck 8 bis 10 gibt dabei eine vorbestimmte Größe der maximalen Länge a vor und bestimmt damit das Ergebnis der Fraktionierung und Größenklassierung in Grob-, Mittel- und Feingut.
Fig. 12 zeigt in schematischer Darstellung ein Siebdeck 11 als Klassiereinrichtung für eine Klassierung ebenfalls nach der Hauptabmessung Länge a, wobei ein derartiges Siebdeck 11 z. B. aus Polyurethan bestehen kann, so dass die Aufstellklappen 5 nicht durch z. B. Herausbiegen aus einer Basis B der Klassierebene bzw. Klassiereinrichtung zur Schaffung der Durchtrittsöffnungen 3, sondern beispielsweise durch separates Spritzgießen von Kunstharz oder Kunststoff gebildet sind und auch in ihrer Breite die Durchtrittsöffnungen 3 überragen, wie sich aus Fig. 12c (einer Schnittdarstellung entlang der Linie A-A) in der Draufsicht des Siebdecks 11 nach Fig. 12b ergibt. Auch andere Materialien, z.B. wie Holz oder Keramik (gegossen), können für das Siebdeck in Anpassung an das Material der zu klassierenden Teilchen verwendet werden. Eine Basis der auf diese Weise gebildeten Klassiereinrichtung ist mit B bezeichnet, aus dieser bzw. von dieser erheben sich die Aufstellklappen 5. Fig. 12c zeigt eine Schnittansicht des Siebdecks 11 in schematischer Darstellung, wie bereits in Verbindung mit Fig. 12a (Längsschnitt) erläutert.
Eine weitere Ausführungsform der vorrichtungstechnischen Gestaltung oder Umsetzung für eine Klassierung von Partikeln 1 nach ihrer Hauptabmessung Länge a verdeutlicht in schematischer Darstellung Fig. 13.
Hierbei ist eine Dicke d des Siebdecks 11 bzw. der Klassiereinrichtung so groß gewählt, dass die Durchtrittsöffnung eine dreidimensionale Klassierwirksamkeit entfalten und im Rahmen einer Materialstärke (Materialdicke d) des Siebbelages 11 die Ausfallklappen 4 praktisch innerhalb und integral des Siebdecks ausgebildet sind, so dass die entsprechenden Öffnungskanäle 6 der klassierwirksamen 3D-öffnungen (hier SD- Quadratlöcher) innerhalb der Dicke des Siebdecks 11 gebildet sind und dieses eine planparallele Konfiguration hat, aus der keinerlei Vorsprünge hervorstehen. Selbstverständlich kann eine solche Klassiereinrichtung sehr vorteilhaft ebenfalls durch Spritzgießen oder andere gießtechnische Formgebungsverfahren, bei Fertigung aus Metall durch entsprechende Schräg-Lochstanzungen, Fräsen hergestellt werden. Es wäre auch denkbar, die Durchtrittsöffnungen 3 zunächst vertikal in einem Metallelement als Sieb- deck 11 einzubringen und dieses dann durch entgegengesetzt angreifende Zugkräfte im Bereich einer oberen bzw. unteren Deckfläche 11a, 11b, ähnlich wie bei der Herstellung von Strechmetallgittern, zu verformen, so dass eine entsprechende geneigte Anordnung der Öffnungskanäle 6 erreicht wird. Das Verhalten der Durchtrittsöffnungen 3, d. h. der 3D-Quadratlöcher bzw. der durch das Siebdeck 11 selbst gebildeten Ausfallklappen 4 (Wände der Öffnungskanäle 6) entspricht bei hinreichender Dicke d des Siebdecks 11 in Bezugs auf eine Partikel-Schwerpunktslage S und damit im Hinblick auf eine Trennkorngröße bezüglich der Hauptabmessung Länge a vollständig demjenigen nach Fig. 7a, so dass auch durch eine solche Klassiereinrichtung mit planparallelen Ober- und Unterseiten 11a, 11b und entgegen der Materialtransportrichtung geneigten Ausfallklappen 4 zur Bildung der Öffnungskanäle 6 als integrale, geneigte Durchtrittspassagen der Klassiereinrichtung bzw. des Siebdecks 11 eine trennscharfe Klassifizierung in der Ausführungsform nach Fig. 13 für eine Klassierung nach der maximalen Hauptabmessung Länge a gestattet ist.
Fig. 14 zeigt eine vorrichtungstechnische Umsetzung einer Klassierung nach der Hauptabmessung Länge a mit einem Siebdeck 11 , das innerhalb eines Gehäuses 12 angeordnet ist, das über Stützfedern 13 federn gelagert ist, wobei hier 3D-Quadratlöcher als Durchtrittsöffnungen 3 vorgesehen sind. Ein in Fig. 14a schematisch angedeutete Austragtrichter 14 (auch als Unterkornaustrag bezeichnet) dient der Sammlung partikulären Materiales, das nicht der Klassierbedingung Hauptabmessung Länge a entspricht und durch die Durchtrittsöffnungen 3 des Siebdecks in Verbindung mit den Ausfallklappen 4 durch die durch das Siebdeck 11 gebildete Klassierebene hindurchgetreten sind. Das nach Länge a als Hauptabmessung klassifizierte Partikelmaterial bleibt auf dem Siebdeck 11 liegen (wie in den Figuren 7a bzw. 11 dargestellt) und wird über eine Austragschurre 15 abgeführt.
In der schematischen Seitenansicht nach Fig. 14c ist die Austragsschurre 15 als sich über die ganze Breite des Gehäuses 12 der Klassiermaschine erstreckend dargestellt, ohne dass dies zwingend vorgesehen sein muss.
Fig. 15 zeigt eine Sortiermaschine 16 als Mehrdeckmaschine mit drei Siebdecks 11 für jeweils eine Klassierung nach Hauptabmessung a (Länge), jedoch für unterschiedliche Fraktionen (Größenklassen von a) entsprechend den Erläuterungen in der schematischen Darstellung nach Fig. 11 auf die entsprechend verwiesen wird. Auf diese Weise können gleichzeitig mehrere nach der Länge a klassierte Fraktionen von Partikelmaterial, das auf das obere Siebdeck 11 aufgegeben wird, erzeugt werden und getrennt durch entsprechende Austragsschuren 15 seitlich abgeführt werden. Wiederum dient der Un- terkornaustrag bzw. Abführtrichter 14 der Sammlung des der„fraktionierten" Klassierbedingung Länge a nicht entsprechenden Partikelmateriales. Auch hier sind die klassierwirksamen Lochgeometrien (Durchtrittsöffnungen 3) als 3D-Quadratlöcher ausgeführt.
Fig. 16 verdeutlicht in schematischer Darstellung ein vorrichtungstechnisches Ausführungsbeispiel für eine Klassierung nach der Partikelbreite b als Hauptabmessung unter Verwendung von Aufstellklappen 5, vergleichbar dem Ausführungsbeispiel für eine Klassierung nach Abmessung a mit Aufstellklappen nach Fig. 12. Hinsichtlich des Wirkmechanismus wird auf die obigen Erläuterungen in Verbindung mit den vorangegangenen Figuren, insbesondere zu Fig. 8b, verwiesen, die Bestimmung der Abmessung wy, die die minimale öffnungsweite der Aufstellklappe 5 in der YZ-Ebene definiert, bestimmt hier die Klassierung nach der Partikelbreite b. Hier ist wesentlich, dass ein möglichst niedriger Reibwert in der Reibungspaarung Partikel Siebdeck 11 gewählt wird (μ < 0,3, Haftreibungskoeffizient) um ein glattes und klemmfreies Durchtreten der Partikel 1 durch die Durchtrittsöffnung 3 im Bereich der Aufstellklappe 5 zu gewährleisten.
Im Übrigen wird auf die obigen Erläuterungen betreffend eine Klassierung nach der Partikelbreite b mit Hilfe eines Siebdecks 11 und dreidimensional klassierwirksamer Durchtrittsöffnungen 3 verwiesen.
Fig. 17 zeigt eine Ausführung eines Siebdecks 11 in Schnittdarstellung (Fig. 17a) in Draufsicht mit kreisförmigen oder elliptischen Durchtrittsöffnungen 3 und integrierten Ausfallklappen 4 und in Materialtransportrichtung weisenden Öffnungskanälen 6, wobei auch hier das Siebdeck 11 planparallele Ober- und Unterseiten 11a und 11b aufweist und eine der Klassieraufgabe nach Breite b entsprechend abgestimmte Dicke d aufweist. Im Übrigen wird auf die obigen Erläuterungen zur Klassierung nach der Breite b als Hauptabmessung der Partikel verwiesen und insbesondere die Bedeutung eines niedrigen Reibwertes des Siebdecks in Bezug auf die Natur des zu klassierenden Partikels hingewiesen, um Klemmkorn zu vermeiden.
Fig. 18 verdeutlicht eine Klassiermaschine 16 unter Einsatz eines Siebdecks 11 nach Fig. 17, während Fig. 19 wiederum eine fraktionierte Klassierung nach der Breite b in drei unterschiedlichen Fraktionen mit drei Siebdecks 11 verschiedener Klassiergröße für die Breite b verdeutlicht. Im Übrigen gelten die obigen Erläuterungen hinsichtlich des Aufbaus einer solchen Klassiermaschine 16.
Die Figuren 20 mit den schematischen Schnittdarstellungen eines Siebdecks 11 in Fig. 20a, einer Draufsicht in Fig. 20b und einer Seitenansicht (Schnittdarstellung nach Fig. 20b) in Fig. 20 c, verdeutlichen ein vorrichtungstechnisches Ausführungsbeispiel für eine Klassierung nach der Dicke der Partikel unter entsprechender Abstimmung wiederum der Abmessung wz (vergleiche diesbezüglich Fig. 9b). In diesem Fall ist die Abmessung wz am kleinsten, insbesondere bezogen auf die vergleichbaren Abmessungen, d.h. der Abstände der Aufstellklappen von der XY-Ebene für eine Klassierung nach der Länge a, so dass gilt.
In Fig. 21 ist schließlich noch eine Ausführungsform unter Einsatz von SD- Rechtecklöchern als klassierwirksame Durchgangsöffnungen 3 für das Siebdeck (Draufsicht Fig. 21b) gezeigt, in einer Ausführung, in der die entsprechenden Ausfallklappen 4 durch die Dicke d des Siebdeckes 11 und entsprechende öffnungskanäle 6, die sich geneigt in Materialtransportrichtung erstrecken, gebildet.
Fig. 22 zeigt in den Figuren 22a, b und c vergleichbar zu den korrespondierenden Figuren für die Klassierparameter b oder a eine vorrichtungstechnische Umsetzung mit einer Eindeckvariante und Ausfallklappen.
Fig. 23 verdeutlicht wiederum eine Mehrdeck-Sortiermaschine (drei Siebdecks) für die Bildung von drei Fraktionen von nach der Dicke klassierten Partikeln unter Verwendung von sich in Breitenrichtung des Siebdecks 11 erstreckenden rechteckigen Durchtrittsöffnungen 3. Im Übrigen gelten die zu den Bezugszeichen bereits gegebenen Erläuterungen entsprechend.
Durch die Erfindung ist es gegenüber bisheriger zweidimensionaler und wenig trennscharfer Siebungsgeometrien durch den Einsatz dreidimensional klassierwirksamer Durchtrittsöffnungen, vorzugsweise in Ausführungen mit Aufstellklappen oder Ausfallklappen, letztere können auch in eine Materialdicke eines z. B. aus Polyurethan oder anderem Kunststoff bestehenden spritzgegossenen oder in anderer Weise gießtechnisch oder mechanisch, z.B. durch Fräsen hergestellten Siebdecks ausgebildet sein, möglich, eine trennscharfe Größenklassierung von Partikeln unter entsprechender Messung eines Abstandes der Durchtrittsgeometrie zur XY-Ebene (Klassierebene) in Abhängigkeit vom Klassierparameter zu erreichen, und zwar auf der Basis der drei Hauptabmessungen der Partikel im Raum (Länge, Breite, Dicke), wobei in Abhängigkeit von dem Klassierparameter wesentlich unterschiedliche Reibungsbedingungen der Reibungspaarung Partikel- Siebdeck einzuhalten sind und bei einer Klassierung nach der Länge a eine hohe Haftreibung (Haftreibungskoeffizient μ≥ 0,3, vorzugsweise μ > 0,7) zu gewährleisten ist, so dass das Klassiergut auf dem entsprechenden Siebdeck 11 liegen bleibt, während bei einer Klassierung nach der Breite oder Dicke der Partikel diese mit möglichst niedrigen Reibungskoeffizienten der Haftreibung zwischen Siebdeck und Partikel (μ < 0,3) durch die entsprechenden, dreidimensional-klassierwirksamen Durchtrittsöffnungen 3 hindurchtreten.
Die Erfindung kommt zum Einsatz unter anderem, aber nicht ausschließlich, für Klassierprozesse in der Landwirtschaft wie etwa bei der Ernte und Weiterverarbeitung von Obst, Gemüse, Beeren und Getreide, bei Saatgut, Düngemitteln, Futtermitteln, Gewürzen, Kaffeebohnen, Nüssen, Tabak, Tee, Eiern oder anderen tierischen Produkten, sowie Fisch, Fleisch oder (Zwischen)Produkten daraus, sowie anfallenden Abfall- oder Nebenprodukten; in der Industrie für die Reinigung bzw. Verarbeitung von Rohstoffen wie Splitt, Schotter, Erzen, Kohlen, Salze, Holzwerkstoffen sowie Halbzeugen oder Zwischenprodukten, natürlichen oder synthetischen Schüttgüter oder Pulver wie etwa Kalk, Zement, Fasern, Koks, Naturgraphit, synthetischer Graphit, Kunststoffe sowie deren Zuschlagsstoffe, Verbundwerkstoffe, Keramik, Glas, Metall, Holzspäne, Zuschlagsstoffe für industrielle Prozesse, Strahl- oder Poliermittel, Schrauben, Nägel, Münzen, Edelsteine, Halbedelsteine, Schrott, Recyclate oder andere Abfallströme, Schüttgüter oder Pulver in der Chemie- oder Pharmaindustrie, wie etwa Waschpulver, Pigmente, Schüttungen für Reaktoren, Katalysatoren, medizinische oder kosmetische Wirk- und Hilfsstoffe oder Tabletten.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum trennscharfen Klassieren von Partikeln nach ihrer Größe, bestimmt durch eine maximale Hauptabmessung (a, b, c) ihrer Partikelgeometrie, durch Klassieren mittels dreidimensional-klassierwirksamer Durchtrittsöffnungen einer Siebungsstruktur (3; 4; 5; 11 ).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klassierung der Partikel (1) nach einer der maximalen Hauptabmessungen Länge (a) oder Breite (b) oder Dicke (c) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klassierung in zumindest einer schwingenden oder nicht-schwingenden, vorzugsweise geneigten Klassierebene erfolgt und/oder die Klassierebene rechteckförmige, insbesondere quadratische, und/oder elliptische, insbesondere kreisförmige Durchtrittsöffnungen (3) aufweist und/oder die Partikel (1) im Bereich der dreidimensional- klassierwirksamen Durchtrittsöffnungen (3) entlang einer geneigten Ebene bewegt werden.
4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Siebungsstruktur (3; 4; 5; 11) zumindest im Bereich der Durchtrittsöffnungen (3) einen in Abhängigkeit von der zu klassierenden Hauptabmessung sowie des zu klassierenden Materials vorbestimmten Reibungskoeffizienten, insbesondere Haftungsreibungskoeffizienten (μ), aufweist.
5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Klassierung nach der Hauptabmessung maximale Länge (a) die Partikel (1), die größer als die Durchtrittsöffnungen (3) sind, auf einem Siebdeck (11) der Siebungsstruktur (3; 4; 5; 11) verbleiben.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klassierbelag der Siebungsstruktur (3; 4; 5; 11) zumindest im Bereich der Durchtrittsöffnungen (3) einen erhöhten Haftreibungskoeffizienten, insbesondere einen Haftreibungskoeffizienten μ > 0,3, insbesondere μ > 0,7 aufweist.
7. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klassierbelag der Siebungsstruktur (3, 4; 5; 11) für eine Klassierung nach den Hauptabmessungen maximale Breite (b) oder maximale Dicke (c) zumindest im Bereich der Durchtrittsöffnungen einen verminderten Haftreibungskoeffizienten, insbesondere einen Haftreibungskoeffizienten μ < 0,3, aufweist.
8. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Verbindung mit einem Klassieren nach einer maximalen Hauptabmessung (a; b; c) ein Fraktionieren der Partikel (1) in Größenfraktionen dieser maximalen Hauptabmessungen (a; b, c) erfolgt und/oder eine Mehrzahl von Fraktionen von nach derselben Hauptabmessung klassierter Partikel (1) im Wesentlichen gleichzeitig und/oder räumlich benachbart oder in zeitlicher und/oder räumlicher Separierung erfolgt.
9. Vorrichtung zum trennscharfen Klassieren von Partikeln eines Aufgabegutes nach ihrer Größe, bestimmt durch eine maximale Hauptabmessung derselben, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, mit einer Klassiereinrichtung, die eine Siebungsstruktur (3; 4; 5; 11) mit dreidimensional-klassierwirksamen Durchtrittsöffnungen (3) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen (3) von einer Basis einer Klassierebene einerseits vorspringende Aufstellklappen (5) oder -kanäle und/oder aus der Basis der Klassierebene andererseits heraustretende Ausfallklappen (4) oder -kanäle (6) aufweisen.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass für ein Klassieren nach der Hauptabmessung Länge (a) die Aufstell- oder Ausfallklappen (5; 4) entgegengesetzt zu einer Transportrichtung der Partikel (1) entlang der Klassierebene angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass für ein Klassieren nach der Hauptabmessung Breite (b) durch die Aufstell- oder Ausfallklappen (5; 4) begrenzte Aufstell- oder Ausfallkanäle (6) der Durchtrittsöffnungen (3) in Übereinstimmung mit einer Transportrichtung der Partikel (1) oder entgegengesetzt zu dieser orientiert entlang der Klassierebene angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass für ein Klassieren nach der Hauptabmessung Dicke (c) durch die Aufstell- oder Ausfallklappen (5; 4) begrenzte Aufstell- oder Ausfallkanäle (6) der Durchtrittsöffnungen (3) in Übereinstimmung mit oder entgegen einer Transportrichtung der Partikel entlang der Klassierebene angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensional-klassierwirksamen Durchtrittsöffnungen (3) zwischen einer im Wesentlichen ebenen Partikel-Aufgabeseite (11a) der Siebungsstruktur (3; 4; 5; 11), insbesondere Siebdeck (11), und einer im Wesentlichen ebenen Austrittsseite (11b) derselben mit geneigten Öffnungskanälen (6) angeordnet sind.
15. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Klassiereinrichtung zumindest ein ebenes Siebdeck (11) mit einer Öffnungsgeometrie mit 3D-Rechteckloch, 3D-Quadratloch, SD- Rundloch oder 3D-Elliptoidloch, insbesondere eine Kombination einer Rund-, Ellipsen-, Rechteck- oder Quadratöffnung einer Basis der Klassierebene mit einer Ausfallklappe (4) oder einem Ausfallkanal (6) bzw. einer Aufstellklappe (5) oder einem Aufstellkanal ist.
16. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in einem gemeinsamen Gehäuse (12) eine Mehrzahl von Klassiereinrichtungen, insbesondere Siebdecks (11) zur Bildung unterschiedlicher Fraktionen unter Klassierung nach einer gemeinsamen, maximalen Hauptabmessung (a; b; c) angeordnet und mit je einer zugehörigen Austrageinrichtung (15) zur Abförderung der klassierten Partikelfraktion verbunden sind.
17. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Klassiereinrichtung als Siebeinrichtung Kreis-, Ellipsen-, Linear- oder Planschwinger sind oder eine feststehende Klassierebene durch eine geneigt angeordnete Siebeinrichtung, insbesondere ein Siebdeck (11) gebildet ist.
18. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Siebdeck (11) eine planparallele Ober- und Unter- seite aufweist und dreidimensional-klassierwirksame Durchtrittsöffnungen durch geneigte Öffnungskanäle (6) gebildet sind, die sich zwischen Ober- und Unterseite (11a, 11b) erstrecken, wobei eine Dicke (d) des Siebdecks in Abhängigkeit von der Art der maximalen Hauptabmessung (a; b; c) festgelegt ist und die Öffnungskanäle (6) zugleich Ausfallklappen (4) bilden.
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