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Die
Erfindung betrifft eine Siebvorrichtung und ein System zur Aufbereitung
von Sand.
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Bei
der Aufbereitung von Sand ist es bekannt, ein Sand/Wasser-Gemisch
zur Aussiebung auf ein Sieb zu geben. Ein derartiges, bspw. aus
einem Baggersee gefördertes
Gemisch enthält
außer Wasser
und Sand verschiedene Verunreinigungen, Feinpartikel sowie Kies
und andere grobe Bestandteile.
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Um
den Durchsatz bei der Aussiebung zu Erhöhen und ein Zusetzen des Siebes
zu verhindern, werden Schwingsiebe eingesetzt. Bspw. in der
DE 973893 B und
der
DE 120310 A sind
derartige Vorrichtungen mit schwingend angetriebenen Sieben gezeigt.
Solche Vorrichtungen sind aber relativ aufwendig und teuer.
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In
der
DE 94 190 80 U1 wird
Pressgut auf eine Bandfilterpresse aufgebracht, indem es seitlich durch
Förderschnecken
zugeführt
wird. So wird eine gleichmäßige Aufbringung
des Materials auf die Aufgabefläche
erreicht.
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In
der
DE 29 614 456
U1 ist eine Vorrichtung zum Reinigen und Abtrennen von
Sand aus einem Sand/Flüssigkeitsgemisch
beschrieben. Ein Behandlungsgefäß weist
ein Trichtergehäuse
mit einem unteren Sandaustrag auf. Als Flüssigkeitsabfuhreinrichtung
ist eine Überlaufrinne
vorgesehen. Ein Sand/Flüssigkeitsgemisch
wird durch einen Ringbelüfter
in das Behandlungsgefäß eingebracht
und in eine torusartige Strömung
versetzt.
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Die
DE 195 40 644 C1 zeigt
eine Vorrichtung zum Abscheiden von Leichtstoffen aus mineralischen Rohstoffen.
Eine Innenkammer dient als Grobsandraum zur Abtrennung von grobem
Sand. Über einen Überlauf
ist eine als Feinsandraum dienende Aussenkammer, sowie über einen
weiteren Überlauf eine
Abführung
für Leichtstoffe
vorgesehen. Die Aufbringung erfolgt durch einen exzentrisch angeordneten,
tangentialen Einlauf.
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Die
DE 638 874 A zeigt
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufgeben von Schlamm auf Schwingsiebe.
Der Schlamm wird von einer Aufgabevorrichtung auf ein Schwingsieb
aufgebracht, die eine über
dem Sieb angeordnete Aufgaberinne mit in Förderrichtung hintereinanderliegenden
Durchbrechungen umfasst. Durch die Durchbrechungen fließt der Schlamm
an verschiedenen Stellen auf das Sieb.
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In
der
DE 609 392 A ist
eine Aufgabevorrichtung zur Verteilung von Klassiergut über eine
Klassierfläche
beschrieben. Körniges
Schüttgut
wird über einen
Verteilungstrog auf einen darunter angeordneten, als Klassierfläche dienenden
Walzenrost gegeben. Der Verteilungstrog weist Öffnungen im Boden auf, die
dazu führen,
dass das Klassiergut gleichmäßig regenartig
verteilt auf die Klassierfläche
aufgegeben wird.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung eine konstruktiv möglichst einfache Vorrichtung
zu schaffen, mit der ein Sieben von Feinstoffen mit hohem Durchsatz möglich ist.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch eine Siebvorrichtung nach Anspruch 1 und ein System zur Aufbereitung
von Sand nach Anspruch 11. Abhängige
Ansprüche
beziehen sich auf vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
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Bei
der erfindungsgemäßen Siebvorrichtung wird
das Gemisch über
mehrere übereinander
angeordnete Aufgaberutschen auf verschiedenen Stellen auf das Sieb
gegeben. Diese Stellen sind im Abstand voneinander bevorzugt gleichmäßig über die
Siebfläche
verteilt. Hierdurch ergibt sich eine besonders gute Ausnutzung der
Siebfläche
und ein hoher Durchsatz. Bei Aufgabe auf das Sieb nur an einer Stelle
muss sich das Siebgut von selbst auf der Siebfläche verteilen, um diese besser
auszunutzen. Diese Verteilung erfolgt aber in Richtung parallel
zur Siebfläche,
so dass die Bewegungsrichtung einen für den Durchgang durch das Sieb
denkbar ungünstigen Winkel
aufweist. Hingegen führt
die Aufgabe mit Aufgaberutschen an verschiedenen Stellen dazu, dass ein
Durchgang durch das Sieb im Wesentlichen direkt an der Aufgabenstelle
stattfindet, so dass der Aufgabewinkel auf einfache Weise günstig gewählt wird.
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Auch
die Standzeit des Siebs wird durch Aufgabe an mehreren Stellen positiv
beeinflusst, da sich die Abnutzung besser über die Siebfläche verteilt.
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Bevorzugt
ist das Sieb schräg
aufgestellt, so dass die herausgesiebten Bestandteile von der Siebfläche abrutschen.
Weiter bevorzugt beträgt
der Winkel zur Horizontalen 15°–60°, besonders
bevorzugt 30°–50°. Wegen der
einfachen Konstruktion wird besonders ein ebenes Sieb bevorzugt.
Die bevorzugt ebenfalls ebenen Aufgaberutschen, die zur guten Ausnutzung
der Siebfläche
möglichst
eine dem Sieb entsprechende Breite aufweisen, sind besonders bevorzugt
so aufgestellt, dass die Aufgaberichtung möglichst quer zum Sieb liegt,
um einen großen Durchsatz
zu erhalten. Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung bilden die Aufgaberutschen hierbei mit der
Siebfläche
einen Winkel von 45°–135°, weiter
bevorzugt 60°–120°, besonders
bevorzugt 60°–90°.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass das Gemisch
durch Schlitze zu den Aufgaberutschen geführt wird. So erfolgt bereits
eine erste Grobsiebung durch die Öffnungsbreite der Schlitze,
die bspw. 2–30
mm, bevorzugt 4–20 mm
aufweist.
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Die
für eine
spezielle Anwendung gewählte Schlitzbreite
hängt einerseits
von der Beschaffenheit und Größenverteilung
des Gemischs ab. Andererseits sollten die Schlitze je nach Durchsatz
nicht zu breit gewählt
werden, so dass weiterhin eine Verteilung des Gemischs auf möglichst
alle Aufgaberutschen erfolgt.
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Bei
dem System zur Aufbereitung von Sand gemäß Anspruch 11 sind die zuvor
geschilderten Aspekte einer Siebvorrichtung mit einer Abscheidevorrichtung
kombiniert.
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Bei
der Abscheidevorrichtung wird eine Aufnahmerinne mit daran angeordneter
Abscheiderinne verwendet. Das Gemisch wird in die Aufnahmerinne gegeben
und wird in deren Längsrichtung
bei einem sich einstellenden Füllstand
transportiert. Die seitlich angeordnete Abscheiderinne dient dabei
zum Abführen
von Wasser mit darin schwebenden Feinpartikeln. Die Abscheiderinne
ist von der Aufnahmerinne durch eine Abscheidekante so getrennt,
dass das im Aufnahmebereich befindliche Gemisch nur bei einem Füllstand
oberhalb eines Überlaufpegels
vom Aufnahmebereichs in die Abschei derinne überläuft.
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Die
Aufnahmerinne weist im unteren Bereich, bevorzugt im Boden oder
in einer Seitenwand knapp oberhalb des Bodens, in jedem Fall aber
unterhalb der Abscheidekante einen Auslass auf, durch den das Gemisch
entnommen wird. Durch die Zuführung
und Entnahme des Gemisches ergibt sich ein Füllstand, der mindestens zeitweise
oberhalb des Überlaufpegels
ist.
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In
der Aufnahmerinne setzen sich die schwereren (Sand-)Bestandteile
am Boden ab, während Feinpartikel
im Wasser schweben. Das Wasser entweicht seitlich über die
Abscheidekante in die Abscheiderinne und wird von dort abgeführt, während das
verbleibende, an Feinpartikeln erheblich ärmere Gemisch im unteren Bereich
aus dem Aufnahmebehälter
entnommen werden kann.
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In
der bevorzugten, besonders einfachen Ausführung ist der Aufnahmebereich
innerhalb der langgestreckten Aufnahmerinne entlang mindestens einer
der Längsseiten,
bevorzugt auf beiden Seiten, von einer oder mehreren Abscheiderinnen
durch Abscheidekanten getrennt. Dadurch, dass die gesamte Vorrichtung
als eine Rinne ausgebildet ist, wird eine besonders einfache Konstruktion
erreicht, die ohne großen
Aufwand auch mit erheblichem Aufnahmevolumen erstellt werden kann.
Das Gemisch bewegt sich hierbei bevorzugt in Längsrichtung der Rinne.
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Bevorzugt
ist die Öffnungsweite
des Auslasses einstellbar. So ist es möglich, ein solches Gleichgewicht
zwischen Zufluss und Abfluss zu erhalten, bei dem der Füllstand
im Aufnahmebehälter
(mindestens zeitweise) knapp oberhalb der Abscheidekante gehalten
wird.
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Bevorzugt
ist mindestens eine Längstrennwand
im Abstand neben der Abscheidekante angeordnet. Bevorzugt sind neben
beiden Abscheidekanten Längstrennwände angeordnet
deren untere Kante unterhalb des Überlaufpegels angeordnet ist.
So muss das über
die Abscheidekante entweichende Wasser nach oben fließen, wodurch
schwere und leichte Bestandteile besser voneinander getrennt werden.
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Die
Abscheidevorrichtung wird bevorzugt längs durchströmt. Hierfür ist bevorzugt
ein Einfüllbereich
vorgesehen, von dem aus das Gemisch stirnseitig den Aufnahmebereich
zugeführt
wird. Um eine Verwirbelung zu erreichen kann mindestens ein Wirbelelement
in der Rinne vorgesehen sein. Bei Durchströmung der Rinne in Längsrichtung
bewirkt ein solches Wirbelelement, das bspw. als schräg zur Fließrichtung
gestelltes gerades oder gebogenes Blech ausgebildet sein kann eine
Verwirbelung, die einem Absetzten insbesondere der leichten Bestandteile entgegen
wirkt.
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Die
Rinne ist bevorzugt aus Blech gebildet. Die Aufnahmerinne kann hierbei
so geformt sein, dass sie nach unten hin schmaler wird, bspw. V-
oder U-förmig.
Als Auslass ist bevorzugt ein am tiefsten Punkt gebildeter Spalt
in Längsrichtung
der Rinne vorgesehen.
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Nachfolgend
wird eine Ausführungsform
der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen
zeigen:
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1 in
schematischer Darstellung eine Schnittansicht eines Systems zum
Aufbereiten von Sand mit einer Siebvorrichtung und einer Abscheidevorrichtung;
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2 eine
Draufsicht auf die Siebvorrichtung aus 1;
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3 eine
vergrößerte Ansicht
des Bereichs A in 1;
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4 eine
Schnittansicht der Schnittebene B...B in 2, 3;
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5 eine
Draufsicht auf die Abscheidevorrichtung aus 1;
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6 eine
Schnittansicht der Schnittebene C...C in 5.
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In 1 ist
in schematischer Darstellung ein System 10 zur Aufbereitung
von Sand gezeigt. Aus einem Baggersee 12 wird durch eine
Rohrleitung ein dort bspw. von einem Saugbagger gefördertes Sand/Wasser-Gemisch
gepumpt, das außer
den gewünschten
Sandkörnern
auch grobe (z. B. Kies) und sehr grobe Bestandteile sowie feine
Schwebstoffe (Lehm etc.) aufweist.
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Das
Gemisch wird in ein Steigrohr 14 geleitet, von dem es in
einen Zuführbehälter 16 von
rechteckigem, gegenüber
dem Steigrohr 14 stark vergrößertem Querschnitt befördert wird.
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Der
untere Teil des Zuführbehälters 16 weist einen
Steinfang 13 auf. Ein schräggestelltes Sieb 15 innerhalb
des Zuführbehälters 16 teilt
den Steinfang 13 ab. Der Steinfang 13 weist eine
mit einer Verschlussplatte 17 verschlossene Abgabeöffnung 18 auf,
durch die die angesammelten sehr groben Bestandteile abgegeben werden
können.
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Die
Betätigung
der Verschlussplatte 17 kann hierbei manuell immer dann
erfolgen, wenn der Steinfang 13 weitgehend zugesetzt ist.
Bevorzugt ist jedoch die in 1 dargestellte
automatische Auslösevorrichtung 19 vorgesehen,
bei der das Wasser aus dem Steinfang 13 in ein Steigrohr 21 geleitet wird,
in dem es je nach dem im Steinfang 13 herrschenden Druck
unterschiedlich weit hoch steigt. Der im Steinfang 13 herrschende
Druck erhöht
sich, wenn sich der Steinfang 13 mit sehr groben Bestandteilen
zusetzt. Dann kommt es zum Überlauf
des Wassers, das in einen Auslösebehälter 23 gelangt, der
ab einem bestimmten Füllgrad
nach unten schwenkt und dabei die Verschlussplatte 17 öffnet. Während sich
der Steinfang 13 entleert, leert sich auch der Schwenkbehälter 23 und
verschließt
die Öffnung 18 wieder.
So ist gewährleistet,
dass – ohne elektrische
Geräte – eine automatische
Leerung des Steinfangs 13 erfolgt. Es sei darauf hingewiesen, dass
die 1 hier nur das Funktionsprinzip zeigt und die
Geometrie des Steinfangs 13 abweichend von der Darstellung
so gewählt
werden sollte, dass sich der Steinfach 13 bei geöffneter
Platte 17 vollständig
leert.
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Der
Zuführbehälter 16 ist
Teil einer Siebvorrichtung 20. Diese umfasst mehrere, übereinander angeordnete
Aufgaberutschen 22.
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Die
Aufgaberutschen 22 sind als ebene Blechstücke ausgeführt, die
wie im Schnitt in 4 zu sehen ist, Seitenwände 24 aufweisen.
Die Seitenwände
können
je nach Ausführung
auch höher
sein als in 4 gezeigt. In der Seitenwand
des Zuführbehälters 16 sind
eine Anzahl von Schlitzen 26 vorgesehen, durch die das
Gemisch auf die Auflagerutschen 22 gelangt. Durch die vorgegebene
Schlitzbreite (im gezeigten Beispiel 8 mm) erfolgt eine gleichmäßige Aufgabe
auf die Rutschen 22. Die Schlitzbreite ist hierbei bevorzugt
größer als
die Maschenweite des Siebes 15.
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Die
Aufgaberutschen 22 führen
das Gemisch auf ein ebenes, rechteckiges Sieb 30. Das Sieb
hat eine Maschenweite von 1,6 × 1,6
mm. Hier wird das Gemisch so ausgesiebt, dass Sand durch das Sieb 30 hindurchtritt,
während
gröbere
Kiesbestandteile ausgesiebt werden. Das Sieb 30 ist wie
in 1 gezeigt, schräg angeordnet, so dass die groben
Kiesbestandteile herunterbefördert
werden. Selbstverständlich
kann je nach gewünschtem
Siebergebnis die Maschenweite auch gröber oder feiner gewählt werden.
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Im
gezeigten Beispiel ist das Sieb 30 unter einem relativ
steilen Winkel von 45° zur
Horizontalen ausgerichtet. Hierdurch ist ein besonders guter Abtransport
von ausgesiebtem Material gegeben.
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Durch
die schräg
angeordneten Aufgaberutschen 22 wird aber das Gemisch dennoch
quer zur Siebfläche
aufgegeben, so dass sich ein guter Durchsatz durch das Sieb 30 ergibt.
Der Winkel, unter dem die Aufgaberutschen zur Siebfläche stehen,
beträgt im
gezeigten Beispiel ca. 70°.
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Wie
aus 2–4 erkennbar
umfassen die Aufgaberutschen 22 im Wesentlichen (d. h.
zu mindestens 80%) die Breite des Siebes 30. Die Aufgaberutschen
sind parallel übereinander
angeordnet, so dass sie das Gemisch an verschiedenen, über die Länge des
Siebes 30 gleichmäßig verteilten
Stellen aufgeben. Hierdurch wird die gesamte Siebfläche effektiv
ausgenutzt und ein hoher Durchsatz erreicht. Es ergibt sich eine
gleichmäßige Abnutzung
des Siebs 30.
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Im
gezeigten Beispiel sind acht Aufgaberutschen 22 vorgesehen,
um eine Sieblänge
von 125 cm zu bedienen.
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Wie
weiter in 1 dargestellt gelangt das so
gesiebte Gemisch durch geeignete Führungen 32 in eine
Abscheidevorrichtung 34. Die Abscheidevorrichtung 34 ist
in 5 und 6 in Draufsicht und im Schnitt
gezeigt. Es handelt sich um eine längliche Rinne 36,
die aus Blechen gebildet ist. Diese bilden einen als Aufnahmebereich
dienenden mittleren Bereich 40 und seitlich daneben angeordnete
Abscheiderinnen 42. Zwischen dem Aufnahmebereich 40 und
den Abscheiderinnen 42 ist eine erhöhte Abscheidekante 44 gebildet.
Die Abscheidekante 44 ist unterhalb der äußeren Seitenwände der
Rinne 36 angeordnet, so dass in der Rinne 36 das
Gemisch bei einem Füllstand
F in Längsrichtung
(Pfeil) geführt wird,
der oberhalb des durch die Abscheidekante 44 gebildeten Überlaufpegels
P liegt, bei dem Wasser aus dem Aufnahmebereich 40 über die
Abscheidekanten 44 in die Abscheiderinnen 42 gelangt.
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In
der Rinne 36 im mittleren Bereich 40 angeordnet
sind Längstrennwände 38.
Diese ebenen, länglichen
Bleche sind mit der oberen Kante stets oberhalb des Füllstands
F und mit der Unterkante unterhalb des Überlaufpegels P angeordnet.
Sie verlaufen neben den Abscheidekanten 44 in einem geringen
Abstand (im gezeigten Beispiel 40 mm). Wasser, dass aus dem mittleren
Bereich 40 über
die Überlaufkante 44 in
die Abscheiderinne 42 gelangt, muss wie in 6 durch
Pfeile angedeutet unter den Längstrennwänden 38 herfließen.
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Die
Aufnahmerinne 36 ist länglich,
d. h. sie weist eine deutlich größere (d.
h. bspw. mindestens 2-fache, bevorzugt mindestens 3-fache, besonders bevorzugt
mehr als 6-fache) Längs-
als Quererstreckung auf. Im gezeigten Beispiel beträgt die Länge 7 m
bei einer Breite von lediglich 3 m. In alternativen Aufführungen
ist die Rinne 36 bei gleichem Querschnitt noch wesentlich
länger,
bis zu 30 m und sogar bis zu 40 m. Bei längeren Rinnen ergibt sich ein
deutlich erhöhtes
Aufnahmevolumen und ein größerer Durchsatz.
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In
einen stirnseitig angeordneten Einfüllbereich 50 der Aufnahmerinne 36 wird
das gesiebte Gemisch gegeben, so dass es bei einem Füllstand
F entlang der Rinne in Pfeilrichtung fließt. Wie in 1 symbolisch
dargestellt setzt sich aus dem Gemisch im Aufnahmebereich 40 der
schwerere Sand am Boden des mittleren Bereichs 40 ab. Da
der Füllstand
F höher
ist als der Überlaufpegel
P, läuft
das Wasser mit darin schwebenden Feinpartikeln seitlich über die Abscheidekanten 44 in
die Abscheiderinnen 42 und wird durch einen Auslass 46 zum
Rückfluss
in den See 12 abgelassen.
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Unten
an der Rinne 36 ist als Auslass ein Spalt 48 gebildet,
dessen Breite über
eine Schraube 50 einstellbar ist.
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Durch
den Spalt 48 wird das im unteren Bereich des Aufnahmebehälters 40 angesammelte
Gemisch mit hohem Sandanteil und stark vermindertem Anteil von Feinpartikeln
abgegeben. Nach Ablauf des noch verbleibenden Wassers liegt fertig
ausgesiebter und weitgehend von Feinpartikeln gereinigter Sand vor.
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In
der Rinne 36 ergibt sich eine Flussrichtung des eingefüllten Gemischs
in Längsrichtung
(in 1, 5 durch Pfeile angedeutet).
Mindestens im Anfangsbereich der Rinne 36, d. h. nahe dem
Einfüllbereich 50,
sind schräg
angeordnete Wirbelbleche 52 angesetzt. Diese bewirken eine
mindestens anfängliche
Verwirbelung des Gemischs.
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Das
aus dem Aufnahmebereich 40 in die Abscheiderinnen 42 gelangende
Wasser muss wie in 6 gezeigt zwischen den Längstrennwänden 48 und
den Abscheidekanten 44 aufwärts fließen. Hierbei werden die darin
schwebenden leichten Stoffe wie Lehm etc. mitgenommen während schwerere
Bestandteile wie Sand sich absetzen.
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Über die
Länge der
Rinne 36 ergeben sich unterschiedliche Beschaffenheiten
des durch den Spalt 48 austretenden Gemischs. Im Anfangsbereich hinter
den Wirbelblechen 52 sind besonders wenige leichte Bestandteile
enthalten, da sich durch die Verwirbelung nur die schweren Bestandteile,
und insbesondere der gröbere
Sand absetzen. Über
die weitere Länge
der Rinne 36 erhöht
sich dann – obwohl
der Großteil
der Schwebstoffe mit dem über
die Abscheidekanten 44 entweichenden Wasser mitgeführt wird – der Anteil
feiner Bestandteile.
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Dies
kann ausgenutzt werden, indem das an unterschiedlichen Stellen entlang
der Rinne 36 austretende Gemisch getrennt gesammelt wird.
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Im
Betrieb des Systems wird sich je nach zugeführter Menge und Beschaffenheit
des Gemischs eine bestimmte Zustrommenge ergeben, die aus dem Einfüllbereich 50 in
den Aufnahmebereichs 40 geleitet wird. Über die einstellbare Breite
des Spaltes 48 wird der Abfluss dann so eingestellt, dass
sich ein geeignetes Gleichgewicht ergibt, bei dem der Füllstand
des Gemischs F in der Rinne 36 (überwiegend) oberhalb des Überlaufpegels
P liegt. Hierbei ist bevorzugt, dass der Füllstand F nur geringfügig, d.
h. um weniger als 4 cm, bevorzugt weniger als 2 cm, über dem Überlaufpegel
P liegt, damit nicht zuviel von dem Gemisch, das noch Sand enthält, über die Abscheidekanten 44 in
die Abscheiderinnen 42 gelangt.
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Zu
den dargestellten Vorrichtungen sind eine Anzahl von Änderungen
bzw. Ergänzungen
denkbar, darunter insbesondere die folgenden:
- – Falls
durch die Abscheidevorrichtung der Anteil an Feinpartikeln noch
nicht in ausreichendem Maße
verringert wurde, so ist es möglich,
zwei identische Abscheidevorrichtungen (oder eine zusätzliche,
dem Fachmann bekannte Abscheidevorrichtung zusätzlich zur beschriebenen Abscheidevorrichtung)
einzusetzen, um einen höheren
Reinheitsgrad zu erreichen.
- – Anstatt
lediglich zwei Wirbelbleche 52 im Eingangsbereich der Rinne 36 anzuordnen
ist es alternativ auch möglich, über die
Länge der
Rinne 36 mehrere derartige Wirbelbleche 52 vorzusehen.
Hierdurch wird eine stärkere
Verwirbelung erzielt.