DE10134871A1

DE10134871A1 - Siebvorrichtung zur Klassierung von Feststoffen

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Publication number: DE10134871A1
Application number: DE10134871A
Authority: DE
Inventors: Wolfram Stichert; Mario Hermann; Frank Guellich
Original assignee: HTE GmbH; HTE GmbH the High Throughput Experimentation Co
Current assignee: HTE GmbH; HTE GmbH the High Throughput Experimentation Co
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2003-02-06
Anticipated expiration: 2021-07-19
Also published as: EP1406733A1; DE10134871B4; US20040206671A1; EP1406733B1; WO2003008112A1; DE60227256D1; US7147109B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Siebvorrichtung zur Klassierung von mindestens zwei vorzugsweise voneinander verschiedenen Feststoffen, umfassend mindestens ein Siebmodul (1), das mindestens zwei Siebeinrichtungen (2), die jeweils eine Einlassung (3) mit einem die jeweilige Einlassung (3) abschließenden Boden mit Sieb (4) umfassen, aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Siebvorrichtung zur Klassierung von mindestens zwei vorzugsweise voneinander verschiedenen Feststoffen mittels Siebmodulen, die mindestens zwei Siebeinrichtungen aufweisen. Ferner betrifft sie ein Verfahren zur Klassierung von Feststoffen unter Verwendung derartiger Siebeinrichtungen sowie ein Verfahren zur Herstellung von geträgerten Bausteinen umfassend das vorstehend genannte Klassierungsverfahren.

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem technischen Gebiet der Hochdurchsatz- Materialforschung, insbesondere der Hochdurchsatz-Katalysatorforschung. Es ist bekannt, dass durch die Anwendung von derartigen Hochdurchsatz-Methoden die Effizienz bzw. Effektivität zum Auffinden neuer Materialien für bestimmte Zwecke signifikant erhöht werden kann. Dabei ist es u. a. wichtig, bereits bei der Herstellung der entsprechenden Materialien, z. B. bei der Herstellung von Heterogenkatalysatoren, die Herstellungsgeschwindigkeit deutlich zu steigern, wobei der Reproduzierbarkeit der Herstellung und der Durchführung der Herstellung und der Erhalt genau definierter Produkte besonders große Bedeutung zukommt. Dies ist beispielsweise bei der Herstellung von Heterogenkatalysatoren deshalb notwendig, weil beim anschließenden Katalysator-Screening verlässliche Testbedingungen nur erhalten werden können, wenn die Heterogenkatalysatoren in bestimmter Partikelgröße bzw. in einem genau definierten Partikelgrößenbereich eingesetzt werden. Dazu ist es vorteilhaft, die den Heterogenkatalysatoren zugrundeliegenden Materialien ebenfalls parallelisiert, vorzugsweise voll automatisiert parallelisiert, herzustellen.

Herkömmlicherweise werden beispielsweise bei der Herstellung von Trägermaterialien für Heterogenkatalysatoren, wie z. B. SiO₂, Al₂O₃, TiO₂, die Trägermaterialien durch eine Folge von übereinandergestapelten Sieben von unterschiedlichen, genau definierten Maschenabständen geschüttet. Die Zielfraktion wird nach Beendigung der Klassierung nach einem gängigen Verfahren mit einer oder mehreren Aktivkomponenten versehen, z. B. getränkt.

Bei beispielsweise durch Fällung hergestellten Katalysatoren wird im wesentlichen dasselbe Verfahren zum Erhalt von Katalysatoren mit bestimmter Teilchengröße durchgeführt. Dort wird das getrocknete und gegebenenfalls kalzinierte Fällgut direkt gesiebt, und die Zielfraktion wird dann für z. B. einen katalytischen Performance-Test eingesetzt. Derartige "klassische" Siebmodule, die zum Klassieren eines Feststoffs ausgelegt sind, sind Stand der Technik und werden kommerziell zum Beispiel durch die Firma Retsch vertrieben. Diesbezüglich verweisen wir auf die Retsch-Analysen-Siebmaschine AS 200. Diese Maschine arbeitetet mit runden, übereinander stapelbaren Analysen-Sieben. Durch eine dreiminensionale Rüttelbewegung wird der eigentliche Siebvorgang in Gang gesetzt. Derartige Siebmaschinen sind beispielsweise in der US 5 261 540 sowie der EP-B 0 642 844 beschrieben.

Die in den oben zitierten Schriften beschriebenen Vorrichtungen und Methoden beziehen sich auf die Klassierung lediglich einer Substanz. Beim Klassieren von mehreren Substanzen im Rahmen der Hochdurchsatz-Herstellung von Materialien ergeben sich inhärent einige Anforderungen, die durch die Siebmaschinen des Standes der Technik nicht gelöst werden können, wie z. B. das Verhindern einer ungewollten Materialübertragung von einer Siebeinrichtung in eine benachbarte Siebeinrichtung. Ein weiteres Problem stellt das effiziente Abfüllen der Zielfraktionen eines bestimmten Produkts dar.

Ferner ist zu beachten, dass insbesondere bei der Herstellung von Fällkatalysatoren in hohem Durchsatz das Klassieren der Feststoffe zum geschwindigkeitsbestimmenden Schritt wird.

Somit lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereit zu stellen, die es ermöglichen, Feststoffe möglichst effizient zu klassieren und damit die parallelisierte Herstellung von z. B. Heterogen- oder Fällungskatalysatoren signifikant zu beschleunigen bzw. überhaupt erst zu ermöglichen.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung eine Siebvorrichtung zur Klassierung von mindestens zwei voneinander verschiedenen Feststoffen umfassend mindestens ein Siebmodul, das mindestens zwei Siebeinrichtungen, die jeweils eine Einlassung mit einem die jeweilige Einlassung abschließenden Boden mit Sieb umfassen, aufweisen.

Ferner betrifft sie ein Verfahren zur Klassierung von mindestens zwei voneinander verschiedenen Feststoffen, umfassend das Einbringen in und Klassieren der Feststoffe mittels einer erfindungsgemäßen Siebvorrichtung.

Unter einem "Baustein" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Einheit verstanden, die aus einer oder mehreren Komponenten bzw. Materialien bestehen kann. Bei den zur Anwendung kommenden Materialien handelt es sich vorzugsweise um nicht gasförmige Substanzen wie z. B. Feststoffe, Oxide, Salze, Sole, Gele, wachsartige Substanzen oder Substanzmischungen, Dispersionen, Emulsionen, Suspensionen und Feststoffe. Es kann sich dabei um molekulare und nicht- molekulare chemische Verbindungen, Formulierungen, Gemische handeln, wobei der Begriff "nicht-molekular" Substanzen definiert, die kontinuierlich optimiert bzw. verändert werden können, im Gegensatz zu "molekularen" Substanzen, deren strukturelle Ausprägung sich lediglich über eine Variation von diskreten Zuständen, also beispielsweise der Variation eines Substitutionsmusters verändern lassen. Eine Substanz kann sowohl ein Material, eine Komponente oder eine Vorläufer-Komponente, die zu einem Material führt, sein.

Bei einem "Performance-Test" werden die Bausteine auf das Vorhandensein von Performance-Eigenschaften getestet. Der Begriff "Performance-Eigenschaften" bezeichnet dabei messbare Eigenschaften der Materialien vorzugsweise einer Materialbibliothek, die mit geeigneten Sensoren bestimmt werden.

Bezüglich der im Rahmen der erfindungsgemäßen Siebvorrichtung eingesetzten Siebmodule bestehen keinerlei Beschränkungen bezüglich deren Geometrie und/oder deren Material, sofern diese Siebmodule mindestens zwei Siebeinrichtungen, wie oben stehend definiert, aufweisen. So können die erfindungsgemäß verwendbaren Siebmodule bezüglich ihrer äußeren Form rund, quadratisch oder rechteckig ausgeführt sein. Das Siebmodul kann sowohl aus Kunststoff als auch aus Metall hergestellt werden.

Das Siebmodul weist mindestens zwei Siebeinrichtungen, vorzugsweise mehr als 10, weiter bevorzugt mehr als 20 und insbesondere mehr als 40 Siebeinrichtungen auf. Beispiele für gut verwendbare Siebmodule sind solche mit 24 oder 48 Siebeinrichtungen.

Jede Siebeinrichtung weist eine Einlassung und einen diese Einlassung abschließenden Boden mit Sieb auf. Bei den verwendbaren Sieben handelt es sich vorzugsweise um Maschensiebe, die ebenfalls aus allen herkömmlichen, für derartige Siebe verwendbare Materialien, wie z. B. Kunststoffe oder Metall, vorzugsweise Edelstahl, hergestellt werden können, und die genau definierte Maschenabstände aufweisen. Dabei kann der das Sieb aufweisende Boden der Siebeinrichtung fest mit dem Siebmodul, insbesondere fest mit dem Rahmen des Siebmoduls verbunden sein. Besonders bevorzugt ist der Boden mit integriertem Sieb fest mit der Einlassung verbunden, so dass eine Einheit in Form einer Siebeinrichtung gebildet wird, welche in entsprechende Ausnehmungen des Siebmoduls eingesetzt werden kann und somit eine Flexibilität bei der Anordnung von Siebeinrichtungen in den Siebmodulen geschaffen wird. Vorzugsweise haben alle Siebe von Siebeinrichtungen eines Siebmoduls eine gemeinsame Maschenweite. Des weiteren können auch Böden für die jeweiligen Einlassungen in Form eines austauschbaren Bodenmoduls ausgestaltet sein.

Erfindungsgemäß können die Siebvorrichtungen auch Böden mit Sieb aufweisen, welche beweglich mit den Einlassungen verbunden sind und mittels Federkraft in einer Position gehalten werden, in der sie die Einlassungen dicht verschließen.

In einer weiteren Ausführungsform sind die die Einlassungen abschließenden Böden, z. B. in Form eines Maschensiebs, verschiebbar am unteren Ende der Einlassungen angeordnet. Ebenfalls denkbar sind Ausführungsformen, in denen unterhalb der Böden Schieber bzw. Klappen vorgesehen sind, welche die Einlassungen dicht verschließen und somit ein Befüllen der Einlassungen ohne gleichzeitigen Durchtritt des Füllguts durch das Sieb gewährleisten. Mittels einer solchen Anordnung, können die Einlassungen zunächst befüllt werden und in einem zweiten Schritt, nach dem Öffnen der Schieber bzw. Klappen, erfolgt dann erst das Klassieren. Der Einsatz solcher Schieber bzw. Klappen, insbesondere im Zusammenhang mit der Verwendung eines Deckels, welcher die Einlassungen auf der den Böden gegenüberliegenden Seite verschließt, erleichtert beispielsweise den Transport und die Lagerung bereits befüllter Siebmodule. Ein weiterer wichtiger Aspekt in diesem Zusammenhang, insbesondere bei Verwendung voneinander verschiedener zu klassierender Feststoffe innerhalb eines Siebmoduls, ist die Verhinderung einer Kreuzkontamination (Vermischung von zwei verschiedenen Festkörperfraktionen) von einer Einlassung einer Siebeinrichtung in beispielsweise benachbarte Einlassungen innerhalb eines Siebmoduls. Auf diese Art verschlossene Siebmodule können wie "Kassetten" in die Siebvorrichtung eingesetzt und auch wieder entnommen werden.

In einer weiteren bevorzugen Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Siebvorrichtung mehr als ein Siebmodul, insbesondere zwei bis drei, insbesondere zwei Siebmodule auf, die übereinander gestapelt angeordnet sind. Die Siebeinrichtungen innerhalb der jeweiligen Siebmodule unterscheiden sich insbesondere dadurch, dass sich die Maschenweite der Siebe der jeweiligen Siebmodule von oben nach unten jeweils verkleinert. Innerhalb eines Siebmoduls sind die Maschenweiten der Siebe bevorzugt bei allen Siebeinrichtungen gleich. Für spezielle Anwendungen können jedoch auch Siebeinrichtungen mit verschieden großen Maschenweiten innerhalb eines Siebmoduls frei kombiniert werden. Zu denken wäre in diesem Zusammenhang an die Bildung von Abschnitten mit Siebeinrichtungen gleicher Maschengröße in einem Siebmodul.

Die einzelnen Siebmodule können dabei durch mindestens eine Verbindungseinrichtung, insbesondere durch Stifte, miteinander verbunden sein. Dabei dienen diese Stifte nicht nur zur Verbindung der einzelnen Siebmodule miteinander, sondern auch dazu, dass die einzelnen Siebeinrichtungen der Siebmodule auch genau übereinander positioniert werden und diese Position während des Siebvorgangs beibehalten.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Siebvorrichtung, in der mindestens zwei Siebmodule übereinander angeordnet sind, weisen die Siebmodule Einlassungen auf, die so ausgestaltet sind, dass die Einlassungen eines ersten Siebmoduls jeweils zumindest teilweise in die Einlassungen des darunter liegenden zweiten Siebmoduls hineinragen. Insbesondere durch die Anordnung wird wirksam verhindert, dass es beim Übergang der zu klassierenden Stoffe von einer Einlassung des ersten Siebmoduls in die darunter positionierte Einlassung, bzw. davon benachbarte Einlassungen, des zweiten Siebmoduls zu einer Vermischung von zwei verschiedenen Festkörperfraktionen ("Kreuzkontamination") kommt.

Erfindungsgemäß können die jeweiligen Böden mit Sieb der Einlassungen jeweils einzeln, vorzugsweise automatisiert, bevorzugt mittels eines Entleerungsmechanismus geöffnet und/oder geschlossen werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, insbesondere in der Ausgestaltung mit mehr als einem Siebmodul, kann ferner mindestens eine der beiden Einrichtungen (a) und (b) aufweisen:

a) Auffangeinrichtung zum Auffangen der mindestens zwei voneinander verschiedenen Feststoffen;
b) Abschlusseinrichtung zum Verschließen der Siebvorrichtung.

Zur besseren Überführung der mindestens zwei voneinander verschiedenen Feststoffe, die nach Durchführung einer Klassierung mittels der erfindungsgemäßen Siebvorrichtung nunmehr in den gewünschten Partikelgrößen vorliegen, kann erfindungsgemäß ein Überführungsmodul eingesetzt werden. Demgemäss betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Überführungsmodul zur Überführung der in einem Siebmodul befindlichen mindestens zwei Feststoffe in geeignete Auffangeinrichtungen, wobei das Überführungsmodul mehrere Einlassungen zum Auffangen der Feststoffe aufweist und wobei die Einlassungen vorzugsweise mit einem verschiebbaren Boden versehen sind.

Das erfindungsgemäße Überführungsmodul umfasst mindestens zwei Einlassungen mit einer die Einlassungen abschließenden Schließeinrichtung und mit wenigstens zwei Verbindungselementen.

Das Überführungsmodul wird, sofern es im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, auf das beispielsweise unterste Siebmodul aufgesetzt, das die Zielfraktionen der zu klassierenden Feststoffe enthält. Dabei gelangen die gewünschten Feststoffteilchen vorzugsweise durch Umstürzen in das Überführungsmodul und werden ausgehend von diesem dann in geeignete Auffang- oder Aufbewahrungseinrichtungen, z. B. Einzelgefäße oder eine Anordnung von Einzelgefäßen, überführt (entleert).

Die Entleerung des Überführungsmoduls kann dabei gemäß folgender Ausführungsformen erreicht werden:

- Durch eine geeignete Verschiebetechnik, z. B. durch Verschieben einer Lochplatte oder eines Lochstreifens, wobei der Durchmesser der Löcher kleiner ist als der Durchmesser der Öffnungen am unteren Ende der Einlassungen des Überführungsmoduls, können mehrere Einlassungen des Überführungsmoduls gleichzeitig entleert werden;
- eine Entleerung einzelner Einlassungen des Überführungsmoduls ist z. B. durch eine Klappentechnik möglich, bei der eine Klappe durch eine mit einer Ausnehmung versehenen Halteeinrichtung, beispielsweise eine Drehscheibe, gehalten wird, wobei weder die Ausnehmung, durch die der Feststoff in die Auffangeinrichtung fällt, noch die Klappe im Zentrum des Drehkreises angeordnet sind, sondern exzentrisch angebracht sind. Bei dieser Anordnung liegen Klappe und Ausnehmung in nur einer relativen Stellung zueinander übereinander und können somit durch Drehung der die Ausnehmung aufweisenden Haltereinrichtung miteinander zur Deckung gebracht werden, wodurch die Klappe öffnet und die Einlassung entleert werden kann. Das Öffnen der Klappe kann durch manuelle oder automatisierte Drehung der Halteeinrichtung relativ zur Klappe erfolgen. Alternativ dazu kann auch die Einlassung mit daran angebrachter Klappe relativ zur Halteeinrichtung gedreht werden.
- in einer weiteren Ausfflhrungsform können die Böden oder Klappen der Einlassungen gezielt und selektiv einzeln automatisiert geöffnet werden, so dass das direkte Abfüllen der Zielfraktion der Produkte in die Zielgefäße möglich ist. Durch diese Ausführungsform ist es möglich, den gesamten Vorgang des Absiebens und Abfüllens komplett automatisiert durchzuführen. Eine automatisierte Öffnung aller Einlassungen gleichzeitig ist selbstverständlich auch möglich.

Die oben genannten Entleerungseinrichtungen bzw. -mechanismen können zum einen entweder an den Böden der Einlassungen der Siebeinrichtungen innerhalb der Siebmodule der erfindungsgemäßen Siebvorrichtung selbst angebracht bzw. in diesen integriert sein, oder als Bestandteil des ebenfalls im Rahmen der erfindungsgemäßen Siebvorrichtung verwendbaren Überführungsmoduls am Boden der entsprechenden Einlassungen des Überführungsmoduls angeordnet sein.

Erfindungsgemäß kann die Siebvorrichtung einen Entleerungsmechanismus umfassen, welcher wenigstens einen Auslöser, wenigstens eine Feder und wenigstens eine Einrasteinrichtung zur Fixierung des Auslösers an definierten Positionen aufweist.

Mit der erfindungsgemäßen Siebvorrichtung können prinzipiell alle Feststoffe, bei denen ein Interesse an einem einheitlichen Partikelgrößenbereich bei der späteren Verwendung bzw. bei ihrer Verwendung als Zwischenprodukt zur Herstellung eines Endprodukts von Interesse ist, klassiert werden. Im einzelnen zu nennen sind hierbei: Trägermaterialien für heterogene Katalysatoren, wie z. B. Metalloxide, Aktivkohle, Zeolithe; Trägerkatalysatoren an sich, z. B. mit beispielsweise Metallsalzlösungen getränkte Trägerkörper, die gegebenenfalls nach der Tränkung weiterbehandelt, z. B. reduziert oder oxidiert worden sind, sowie getrocknet und kalziniert wurden, wie auch andere Funktionsmaterialien aus dem Bereich der Elektronik, Elektrotechnik, Baustofftechnik, Brennstofftechnik, Erze, Mineralien, feste organische Substanzen und viele andere mehr; Granulate aus dem Lebensmittel-, Futtermittel-, Nahrungsergänzungsmittel-, Arzneimittel- und Kosmetikbereich.

Somit betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung von geträgerten Bausteinen, vorzugsweise geträgerten Katalysatoren, wobei das Trägermaterial durch das erfindungsgemäße Verfahren klassiert wird.

Die vorliegende Erfindung wird dabei auch anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert, wobei
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Siebvorrichtung mit 3 Siebmodulen, sowie Auffangeinrichtung und Abschlusseinrichtung darstellt;
Fig. 2 eine Aufsicht eines 24-fach Siebmoduls darstellt;
Fig. 3 das Aufsetzen eines erfindungsgemäß verwendbaren Überführungsmoduls auf ein Siebmodul darstellt;
Fig. 4 das Abfüllen der erhaltenen Feststoffe aus dem Überführungsmodul in geeignete Auffangeinrichtungen darstellt;
Fig. 5 die Funktionsweise eines erfindungsgemäß verwendbaren Entleerungsmechanismus einer einzelnen Einlassung mittels einer Klappentechnik erläutert;
Fig. 6 einen weiteren Entleerungsmechanismus darstellt;
Fig. 7 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Siebvorrichtung mit seitlich angeordneten Entleerungsöffnungen darstellt;
Fig. 8 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Siebvorrichtung mit in der Siebfläche angeordneten Entleerungsöffnungen darstellt;
Fig. 9 eine Ansicht von oben auf Siebvorrichtungen wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt darstellt; und
Fig. 10 eine alternative Ausführungsform der in Fig. 7 gezeigten Siebvorrichtung mit geneigten Siebflächen darstellt.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Siebvorrichtung mit drei Siebmodulen 1, einer Auffangeinrichtung 6 und einer Abschlusseinrichtung 7. In das Siebmodul 1 sind mehrere Siebeinrichtungen 2 vorzugsweise in Form einer Matrix eingesetzt (siehe Fig. 2). Eine Siebeinrichtung 2 setzt sich aus einer Einlassung 3 und einem Boden mit Sieb 4 zusammen.
Mit Hilfe von vorzugsweise seitlich am Rahmen der Siebmodule 1 vorgesehenen Verbindungseinrichtungen 5, beispielsweise in Form von Stiften, können die einzelnen übereinander stapelbaren Siebmodule 1 genau übereinander positioniert werden.
Die übereinanderstapelbaren Siebmodule 1 unterscheiden sich jeweils voneinander durch die Maschenweite der Siebe 4, welche vorzugsweise im oberen Siebmodul 1 größer ist als die im darunter liegenden Siebmodul 1. Die Maschenweite der Siebe 4 innerhalb eines Siebmoduls 1 ist bevorzugt gleich groß.
Wie aus Fig. 1 ebenfalls ersichtlich ist, ragen die Einlassungen 3 des jeweils höher angeordneten Siebmoduls 1, nach dem Zusammenfügen zweier Siebmodule 1, ein Stück in die Einlassungen 3 des jeweils tiefer angeordneten Siebmoduls 1. Das hat den Vorteil, dass im Gegensatz zu herkömmlichen Siebmaschinen kein Material aus einer bestimmten Einlassung 3 eines Siebmoduls 1 in benachbarte Einlassungen 3 des selben Siebmoduls 1 bzw. in benachbarte Einlassungen 3 der unter der bestimmten Einlassung 3 liegenden Einlassung 3 des darunter angeordneten Siebmoduls 1 gelangen kann.
Zum besseren Fixieren der Siebeinrichtungen 2 im Siebmodul 1, können die Einlassungen 3 mit Flanschen auf der dem Boden mit Sieb 4 gegenüberliegenden Seite versehen sein. Die Flansche werden von entsprechenden Ausnehmungen im Siebmodul 1 so aufgenommen, dass nach dem Einsetzen der Siebeinrichtungen 2 in das Siebmodul 1 eine ebene Oberfläche entsteht, die nach dem Zusammenfügen zweier Siebmodule 1 eine Kreuzkontamination, wie oben beschrieben verhindert.
Die erfindungsgemäße Siebvorrichtung weist in dieser Ausführungsform unterhalb des untersten Siebmoduls 1 eine Auffangeinrichtung 6 auf, welche vorzugsweise entsprechend der Anzahl und Position der Siebeinrichtungen 2 des untersten Siebmoduls 1, Auffanggefäße 9 aufweist. Die Auffanggefäße 9 können ihrerseits ebenfalls Schieber bzw. Klappen, mit geeigneter Bewegungsmechanik, an ihrer Unterseite aufweisen, um ein Entleeren der Auffanggefäße 9, manuell oder automatisiert, gezielt von einzelnen Auffanggefäßen 9 oder von allen Auffanggefäßen 9 der Auffangeinrichtung 6, zu ermöglichen.
Das oberste Siebmodul 1 der Siebvorrichtung wird vorzugsweise mit einer Abschlusseinrichtung 7, beispielsweise in Form eines dicht schließenden Deckels, begrenzt. Bevorzugt wird der Siebvorgang selbst, beispielsweise durch mechanisches Schütteln bzw. Rütteln, unterstützt. Das Vorsehen einer Abschlusseinrichtung 7 ist demzufolge notwendig, um eine Kreuzkontamination im obersten Siebmodul 1 von einer Einlassung 3 zu anderen Einlassungen 3 zu verhindern.
Fig. 2 zeigt ein Siebmodul 1 mit 24 Siebeinrichtungen 2, welche in Form einer 6 × 4 Matrix angeordnet sind. In den Rahmenecken des Siebmoduls 1 sind in dieser Ausführungsform vier Verbindungseinrichtungen 5 in Form von Stiften angeordnet.
Insbesondere für die Entleerung (Überführung der klassierten Stoffe aus dem Siebmodul 1 in geeignet Gefäße zur Weiterverarbeitung der Stoffe) von über dem untersten Siebmodul 1 angeordneten Siebmodulen 1, ist ein in Fig. 3 dargestelltes Überführungsmodul 8 vorteilhaft. Das Überführungsmodul 8 weist ebenfalls Einlassungen 10 auf, welche in Position und Anzahl denen des zu entleerenden Siebmoduls 1 entsprechen. Die Einlassungen 10 weisen ihrerseits zwei sich gegenüberliegende Öffnungen auf, wovon eine durch geeignete Schließeinrichtungen 11, beispielsweise in Form eines Schiebers mit Öffnungen oder einer Klappe, verschließbar ist.
Das Überführungsmodul 8 wird zur Entleerung eines Siebmoduls 1 auf dieses Siebmodul 1 wie ein weiteres Siebmodul 1 aufgesetzt, wobei die offenen Seiten der Einlassungen 10 des Überführungsmoduls 8 in die offenen Seiten der Einlassungen 3 des Siebmoduls 1 hineinragen. Die genaue Positionierung des Überführungsmoduls 8 auf dem zu entleerenden Siebmodul 1 erfolgt ebenfalls mittels Verbindungseinrichtungen 5, welche an den gleichen Positionen vorgesehen sind, wie die der Siebmodule 1 und welche beim Aufsetzen des Überführungsmoduls 8 auf ein Siebmodul 1 von entsprechenden Ausnehmungen im Siebmodul 1 aufgenommen werden.
Nach dem Aufsetzen des Überführungsmoduls 8 auf ein Siebmodul 1, gelangen die in den Einlassungen 3 des Siebmoduls 1 befindlichen, beispielsweise Feststoffteilchen, durch Umstürzen (Drehung um 180 Grad) dieser Einheit aus Siebmodul 1 und Überführungsmodul 8, in die entsprechenden Einlassungen 10 des Überführungsmoduls 8.
Nach dem Abnehmen des nun leeren Siebmoduls 1 vom Überführungsmodul 8, kann dieses zur Entleerung der Einlassungen 10 auf eine Auffangeinrichtung 6, beispielsweise in Form einer Anordnung von Einzelgefäßen 12 aufgesetzt werden, welche bevorzugt mit der Anordnung der Einlassungen 10 des Überführungsmoduls 8 übereinstimmt. Durch Betätigung der Schließeinrichtung 11 können die Einlassungen 10 vorzugsweise alle gleichzeitig geöffnet werden, wodurch eine Überführung der Inhalte der Einlassungen 10 in die Gefäße 12 erfolgt. (Fig. 4) Die Fig. 5a, 5b und 5c zeigen eine weitere Möglichkeit eines Entleerungsmechanismus in Form einer Klappentechnik, welcher vorzugsweise als Schließeinrichtung 11 der Einlassungen 10 des Überführungsmoduls 8 zum Einsatz kommt. Insbesondere mit dieser Ausführungsform ist eine gezielte Entleerung einzelner Einlassungen 10 manuell oder automatisiert möglich.
Bei dieser Klappentechnik wird eine Klappe 13 durch eine mit einer Ausnehmung 15 versehenen Halteeinrichtung 14, beispielsweise eine Drehscheibe, gehalten, wobei weder die Ausnehmung 15, durch die der Feststoff in die Auffanggefäße 9 fällt, noch die Klappe 13 im Zentrum des Drehkreises angeordnet sind, sondern exzentrisch angebracht sind (Fig. 5a). Bei dieser Anordnung liegen Klappe 13 und Ausnehmung 15 in nur einer relativen Stellung zueinander übereinander (Fig. 5c) und können somit durch Drehung der die Ausnehmung 15 aufweisenden Haltereinrichtung 14 (Fig. 5b) miteinander zur Deckung gebracht werden, wodurch die Klappe 13 öffnet und die Einlassung 10 entleert werden kann (Fig. 5c). Das Öffnen der Klappe 13 kann durch manuelle oder automatisierte Drehung der Halteeinrichtung 14 relativ zur Klappe 13 erfolgen. Alternativ dazu kann auch die Einlassung 10 mit daran angebrachter Klappe 13 relativ zur Halteeinrichtung 14 gedreht werden. Alternativ dazu kann die Klappe 13 auch durch ein Verschiebeelement z. B. in Form eines Schiebers (in Fig. 5a-c nicht dargestellt) anstelle der Halteeinrichtung 14 geöffnet und geschlossen werden.
In einer weiteren Ausführungsform, welche in Fig. 6 gezeigt ist, können die Böden mit Sieb 4 der Einlassungen 3 einer Siebeinrichtung 2 gezielt und selektiv einzeln automatisiert oder auch manuell geöffnet werden, so dass das direkte Abfüllen der Zielfraktion der Produkte in die Zielgefäße möglich ist. Durch diese Ausfflhrungsform ist es möglich, den gesamten Vorgang des Absiebens und Abfüllens komplett automatisiert durchzuführen. Eine automatisierte Öffnung aller Einlassungen 3 gleichzeitig ist selbstverständlich auch möglich.
Bei dieser Ausführungsform weist bevorzugt jede Siebeinrichtung 2 zusätzlich einen Mechanismus zum Öffnen des Bodens mit Sieb 4 auf. Der Boden mit Sieb 4 setzt sich dabei bevorzugt aus einem Siebträger 16, dem netzförmigen Sieb 4 und einem Klemmring 17 zusammen, mit dem das Sieb 4 am Siebträger 16 fixiert wird.
Der Siebträger 16 ist vorzugsweise mittels eines Stifts 18 an einem Auslöser 19 drehbar gelagert. Der Auslöser 19 ist Teil des Mechanismus zum Öffnen des Bodens mit Sieb 4, welcher zumindest eine Feder 20, eine Schraube 21 und eine Scheibe 23 aufweist. Der Mechanismus zum Öffnen, genauer gesagt zur axialen Verstellung und Fixierung des Auslösers 19, ist vergleichbar mit dem Mechanismus, welcher zur axialen Verstellung und Fixierung einer Kugelschreibermine innerhalb eines Kugelschreibers zum Einsatz kommt. Es existieren dabei zwei Positionen des Auslösers 19, wobei in der ersten Position der Boden mit Sieb 4 durch die Kraft der Feder 20, beispielsweise eine zylindrische Schraubenfeder, derart von unten an die Einlassung 3 gepresst wird, dass diese durch den Boden mit Sieb 4 verschlossen wird. Die in Fig. 6 dargestellte zweite Position des Auslösers 19, in welcher die Feder 20 weiter zusammengedrückt ist und der Auslöser 19 weiter aus der Einlassung 3 nach unten herausragt, ermöglicht dem Boden mit Sieb 4 aufgrund seiner Schwerkraft nach unten zu schwenken und somit die Einlassung 3 beispielsweise für eine Entleerung zu öffnen. Zum Schließen des Bodens mit Sieb 4 wird der Auslöser 19 wieder in seine erste Position gebracht, wodurch der Boden mit Sieb 4 einseitig durch die Federkraft gegen die Einlassung 3 gepresst wird. Ein vollständiges Schließen des Bodens mit Sieb 4 kann dann beispielsweise durch Verschieben der Auffangeinrichtung 6 relativ zur Einlassung 3 erfolgen, wobei die Auffangeinrichtung 6 derart verschoben wird, dass durch kontinuierliche Berührung des Bodens mit Sieb 4 während des Verschiebens, dieser vollständig geschlossen wird und durch die über den Auslöser 19 auf ihn wirkende Federkraft in der die Einlassung 3 verschließenden Position auch nach dem Entfernen der Auffangeinrichtung 6 gehalten wird. Selbstverständlich ist auch eine Ausführungsform möglich, in der das Siebmodul 1 mit den Einlassungen 3 relativ zur Auffangeinrichtung 6 verschoben wird.
Die zur Aufnahme der zu siebenden Stoffe von der Feder 20 aufzubringende Kraft, welche erforderlich ist, damit der Boden mit Sieb 4 nicht schon beim Befüllen der Einlassung 3 bzw. während des Siebvorgangs öffnet, kann je nach Gewicht der zu siebenden Stoffe, durch Vorspannen der Feder 20 mit der Schraube 21 erfolgen. Die Scheibe 23 dient dabei als Gegenhalt für das Ende der Feder 20, welches in Richtung der Schraube 21 weist, und gewährleistet ein ruckfreies Einstellen der Vorspannkraft ohne zusätzliches Verdrehen der Feder 20. Bei geschlossenem Boden mit Sieb 4 (erste Position des Auslösers 19) kann die Position des Siebträgers 16 zur Einlassung 3 zusätzlich mittels eines Zentrierstifts 22 gesichert werden.
Alternativ zu dem oben beschriebenen Mechanismus zum Öffnen des Bodens mit Sieb 4 sind weitere Öffnungsmechanismen realisierbar, bei welchen beispielsweise der Boden mit Sieb 4 ebenfalls einseitig drehbar mittels eines Stifts an der Einlassung 3 gelagert ist, wobei die drehbare Lagerung zusätzlich wenigstens eine auf dem Stift geführte Schenkelfeder aufweist, welche zum einen an der Einlassung und zum anderen am Boden mit Sieb 4 "eingespannt" bzw. fixiert ist. Dabei ist die Schenkelfeder so vorgespannt, dass die Federkraft ausreicht, um den Boden mit Sieb 4 dicht gegen die Einlassung 3 zu pressen auch unter Gewichtsbeaufschlagung durch das Siebgut. Zum Öffnen des Bodens mit Sieb 4 kann beispielsweise ein Stift, welcher von einer durchgehenden Ausnehmung der Einlassung 3 aufgenommen wird, verwendet werden. Dieser Stift wird zum Öffnen der Einlassung 3 manuell oder automatisch axial in Richtung des Bodens mit Sieb 4 verschoben und drückt diesen von der Einlassung 3 entgegen der Federkraft weg, so dass eine Entleerung der Einlassung 3 möglich ist. Das Schließen der Einlassung 3 erfolgt durch Zurückbewegung des Stifts in seine Ausgangsposition (Einlassung geschlossen), wodurch der Boden mit Sieb 4 aufgrund der entgegen der Schwenköffnungsrichtung wirkenden Federkraft ebenfalls wieder in seine Ausgangsposition schwenkt und die Einlassung 3 verschließt.
Des weiteren sind Ausführungsformen des Öffnungsmechanismus denkbar, welche ohne Federn realisiert werden, beispielsweise mit ebenfalls einseitiger drehbarer Lagerung des Bodens mit Sieb 4 an der Einlassung 3, wobei das Öffnen und Schließen des Bodens z. B. mit einem Seil, Gurt, Kette oder dergleichen erfolgt, welche auf der der drehbaren Lagerung gegenüberliegenden Seite des Bodens befestigt ist und wobei durch Auf- und Abwickeln des Seils, Gurts etc. der Boden mit Sieb 4 gehoben bzw. gesenkt und somit die Einlassung 3 geschlossen bzw. geöffnet werden kann. Die Unterbringung des Mechanismus, wie beispielsweise ein Elektromotor zum Auf- und Abwickeln, insbesondere bei automatisierter Ausführung, kann wie für den in Fig. 6 gezeigten Mechanismus innerhalb der Einlassung 3 vorgesehen sein. Die oben beschriebenen Mechanismen zum Öffnen und/oder Schließen können ebenfalls magnetische Komponenten, wie beispielsweise einen oder mehrere Elektro- oder Dauermagneten, aufweisen. Denkbar ist beispielsweise eine Ausfflhrungsform, bei der der Boden mit Sieb 4 an der Einlassung 3 einseitig drehbar gelagert ist und auf der der Lagerung gegenüberliegenden Seite mittels eines Elektromagneten in einer die Einlassung 3 verschließenden Position gehalten wird. Zum Öffnen müsste lediglich die Stromzufuhr des Elektromagneten unterbrochen werden. Das Schließen kann dann wieder durch Verschieben der Auffangeinrichtung 6 oder des Siebmoduls 1, wie oben bereits beschrieben, erfolgen.
Weitere mögliche Ausführungsbeispiele bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die gesamte Vorrichtung oder auch einzelne Teile der gesamten Vorrichtung wie das Siebmodul 1 oder die Siebeinrichtung 2 betreffen.
Die geometrische Form der Siebvorrichtung, des Siebmoduls 1 und der Siebeinrichtung 2 unterliegen keiner Beschränkung. Dabei wird vorzugsweise eine solche Form gewählt, die bei der Teil- oder Vollautomatisierung günstig ist und/oder den Siebvorgang verbessert oder erleichtert.
Insbesondere die Form der Einlassungen 3 in den Siebeinrichtungen 2 ist keiner Beschränkung unterworfen. Die Einlassungen 3 können polygonale oder elipsoide Grundflächen haben. Dabei können durch polygonale Grundflächen sehr hohe Siebflächen im Bezug auf die Gesamtfläche der Siebeinrichtung 2 realisiert werden.
In einer besonderen Ausführungsform (Fig. 7) sind die Einlassungen 3 polygonal oder ellipsoid und weisen an einer Seite eine Öffnung 24 auf. So kann eine Siebung über die gesamte Länge der Siebfläche erfolgen, wobei am anderen Ende die Siebfraktion durch die Öffnung 24 direkt in die ebenfalls erfindungsgemäße Auffangeinrichtung 6 umgeleitet wird. Über diese Anordnung kann mit der erfindungsgemäßen Einrichtung eine Siebkaskade realisiert werden, bei der die einzelnen Fraktionen direkt in einer Auffangeinrichtung 6 durch Kippen des Siebmoduls 1 um z und Öffnen wenigstens einer Klappe 25 aufgefangen werden können. Das Sieben erfolgt vorzugsweise durch Vibration und Schütteln des Siebmoduls 1 in x -y Richtung.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Siebmoduls 1 mit ähnlichem Aufbau wie das in Fig. 7 dargestellte, mit dem Unterschied, dass die Auffanggefäße 9 in die Siebfläche integriert sind.
In Fig. 9 ist eine mögliche Anordnung der in den Fig. 7 und 8 dargestellten Siebmodule 1 dargestellt. Der durch eine Strichlinie dargestellte Rahmen symbolisiert eine Aufnahme zur Fixierung der Siebmodule 1.
Eine alternative Ausführungsform zu dem in Fig. 7 gezeigten Siebmodul 1 ist in Fig. 10 dargestellt, wobei die Siebflächen geneigt, von der Seite betrachtet zickzackförmig angeordnet sind. Diese Ausführungsform ermöglicht das gleichzeitige Auffangen und/oder Abführen der einzelnen Siebfraktionen beispielsweise zur Weiterverarbeitung.
Die Bewegungen der Siebvorrichtung bei der Siebung der Feststoffe können gleichmäßige oder ungleichmäßige Pendel-, Rüttel-, Schüttel-, Vibrationsbewegungen oder Kombinationen von verschiedenen Bewegungstypen sein. Die Hauptbewegungsachsen der Bewegung zur Siebung des Siebgutes sind nicht festgelegt. Zur verbesserten Zerkleinerung einer Materialfraktion können ebenfalls Körper, wie Keramikkörper, Metallkörper oder andere dem Fachmann bekannte Körper mit dem Siebgut auf das Sieb gebracht werden. Je nach Härte und Masse des Gegenstandes kann so auch die Einstellung der Größe bestimmter Kornfraktion beeinflusst werden.
Durch Einblasen von Luft oder anderen Gasen können ebenfalls Operationen wie Windsichten oder Entfernung von Feinstaub durchgeführt werden.
Die Siebfläche in einer Einlassung ist nicht begrenzt. Sie liegt typischerweise zwischen 0,1 cm² bis 10 m². Die Siebfläche wird, wie dem Fachmann bekannt, an die Menge des Siebgutes in dem jeweiligen Einlass angepasst.
Das Material aus dem das Sieb besteht, unterliegt ebenfalls keinen Beschränkungen. Es können dem Fachmann bekannte Metalle, Keramik-, Glasfasern oder Polymerfasern verwendet werden. Die Art der Maschenbildung ist ebenfalls nicht beschränkt. Bezugszeichenliste 1 Siebmodul
2 Siebeinrichtung
3 Einlassung
4 Boden mit Sieb
5 Verbindungseinrichtung
6 Auffangeinrichtung
7 Abschlusseinrichtung
8 Überführungsmodul
9 Auffanggefäß
10 Einlassung
11 Schließeinrichtung
12 Einzelgefäß
13 Klappe
14 Halteeinrichtung
15 Ausnehmung
16 Siebträger
17 Klemmring
18 Stift
19 Auslöser
20 Feder
21 Schraube
22 Zentrierstift
23 Scheibe
24 Öffnung
25 Deckel

Claims

1. Siebvorrichtung zur Klassierung von mindestens zwei voneinander verschiedenen Feststoffen umfassend mindestens ein Siebmodul (1), das mindestens zwei Siebeinrichtungen (2), die jeweils eine Einlassung (3) mit einem die jeweilige Einlassung (3) abschließenden Boden mit Sieb (4) umfassen, aufweist.

2. Siebvorrichtung nach Anspruch 1, umfassend mindestens zwei Siebmodule (1), die übereinander angeordnet sind und durch mindestens eine Verbindungseinrichtung (5) miteinander verbunden sind, wobei die Siebeinrichtungen (2) verschiedener Siebmodule (1) jeweils Siebe (4) mit voneinander verschiedenen Maschenweiten aufweisen.

3. Siebvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Einlassungen (3) der jeweiligen Siebmodule (1) so ausgestaltet sind, dass sie jeweils teilweise in die entsprechenden Einlassungen (3) des darunter liegenden Siebmoduls (1) hineinragen.

4. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das mindestens eine der weiteren Einrichtungen (a) und (b) aufweist:

a) Auffangeinrichtung (6) zum Auffangen der mindestens zwei voneinander verschiedenen Feststoffe nach der Klassierung;

b) Abschlusseinrichtung (7) zum Verschließen der Siebvorrichtung.

5. Siebvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Böden mit Sieb (4) jeweils fest mit den Einlassungen (3) verbunden sind oder variabel als Böden mit Sieb (4) für die jeweiligen Einlassungen (3) in Form eines austauschbaren Bodenmoduls ausgestaltet sind.

6. Siebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Böden mit Sieb (4) beweglich mit den Einlassungen (3) verbunden sind und mittels Federkraft in einer Position gehalten werden, in der sie die Einlassungen (3) dicht verschließen.

7. Siebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die jeweiligen Böden mit Sieb (4) der Einlassungen (3) jeweils einzeln, vorzugsweise automatisiert, mittels eines Entleerungsmechanismus geöffnet und/oder geschlossen werden können.

8. Siebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner mindestens ein Überführungsmodul (8) aufweist, das auf mindestens ein, vorzugsweise auf das den gewünschten Feststoff enthaltende, Siebmodul aufgesetzt wird, und eine Überführung der klassierten Feststoffe in die geeignete Auffangeinrichtung (6) oder geeignete Aufbewahrungseinrichtungen ermöglicht.

9. Entleerungsmechanismus, wie in Anspruch 6 definiert, umfassend wenigstens einen Auslöser (19), wenigstens eine Feder (20) und wenigstens eine Einrasteinrichtung zur Fixierung des Auslösers (19) an definierten Positionen.

10. Überführungsmodul (8), wie in Anspruch 8 definiert, umfassend mindestens zwei Einlassungen (10) mit einer die Einlassungen (10) abschließenden Schließeinrichtung (11) und mit wenigstens zwei Verbindungselementen (5).

11. Verfahren zur Klassierung von mindestens zwei voneinander verschiedenen Feststoffen, umfassend das Einbringen in und Klassieren der Feststoffe mittels einer Siebvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.

12. Verfahren zur Herstellung von geträgerten Bausteinen, vorzugsweise geträgerten Katalysatoren, wobei die geträgerten Bausteine oder ein Vorläufer derselben durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 klassiert wird.