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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Siebmaschine zum Entwässern von
Materialien und insbesondere zum Entwässern von Schüttgütern, um eine
Förderung
des entwässerten
Produkts mit einem Förderband
zu ermöglichen,
sodass eine aufwändige
Pumpen- oder Schneckenförderung
unterbleiben kann.
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Es
sind Entwässerungssiebmaschinen
bekannt geworden, die typischerweise eine Leistungsfähigkeit
von 50 bis etwa 300 t Feststoffanteil/h aufweisen. Eine hohe Leistung
wird mit besonders schweren Baureihen erzielt, die über leistungsstarke elektrische
Antriebe mit einer Leistung von beispielsweise 20 oder 30 kW verfügen.
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Trotz
der schon hohen Leistungen der bekannten Entwässerungssiebmaschinen ist eine
noch höhere
Leistung gewünscht,
da z. B. bei der Verarbeitung von Ölsanden eine ganz erhebliche
Entwässerungsleistung
vollbracht werden muss. Deshalb ist eine Erhöhung der Durchsatzleistung
pro Entwässerungssiebmaschine
wünschenswert.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Entwässerungssiebmaschine
mit gesteigerter Leistung zur Verfügung zu stellen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
mit einer Siebmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte
Weiterbildungen der Erfindung werden durch die Unteransprüche definiert.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung.
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Eine
erfindungsgemäße Siebmaschine
zum Entwässern
von Materialien und insbesondere zum Entwässern von Schüttgütern ist
mit wenigstens zwei Siebdecks ausgerüstet, an denen jeweils ein
entsprechender Siebbelag vorgesehen ist. Dabei sind die beiden Siebdecks
in vertikaler Richtung wenigstens teilweise überlappend bzw. übereinander
angeordnet und für
jedes der beiden Siebdecks ist jeweils eine separate Flüssigkeitsabfuhreinrichtung
vorgesehen.
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Die
erfindungsgemäße Entwässerungssiebmaschine
hat erhebliche Vorteile. Aus dem Stand sind Technik sind Entwässerungssiebmaschinen
bekannt geworden, die jeweils nur ein Siebdeck aufweisen. Die Anordnung
von zwei übereinander
liegenden Siebdecks führt
dem gegenüber
grundsätzlich
zu einer Verdoppelung der Leistung. Damit werden Leistungsbereiche
von 500 t/h und mehr ermöglicht,
ohne das eine größere Grundfläche zur
Verfügung
gestellt werden muss.
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Eine
solche Idee wäre
bislang grundsätzlich verworfen
worden, da bei konventionellen übereinander
angeordneten Siebdecks das Wasser von dem obersten Siebdeck bis
zum untersten Siebdeck durchgeflossen wäre, sodass das unterste Siebdeck die
gesamte Entwässerung
nochmal zu leiste hätte.
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Bei
einer typischen Durchsatzmenge einer Prozesslinie von 10.000 t/h
werden bei einer typischen Leistung von etwa mehr als 330 t/h einer
konventionellen Entwässerungssiebmaschine dann
statt etwa 30 solcher Maschinen nur noch 15 benötigt, was eine erhebliche Reduktion
des Platzaufwands bedeutet.
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Diese
Vergrößerung der
Leistung wird dadurch ermöglicht,
dass jedem Siebdeck eine separate Flüssigkeitsabfuhreinrichtung
zugeordnet ist. Das von einem oberen Siebdeck herunter tropfende
Wasser wird durch die Flüssigkeitsabfuhreinrichtung
zuverlässig
abgeführt,
sodass es nicht mehr auf das darunter liegende Siebdeck fällt, was
ansonsten ja die Vorteile zweier Siebdecks zunichte machen würde, da
dann letztendlich das untere Siebdeck das ganze Wasser heraus filtern
müsste.
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Die
beiden Siebdecks sind wenigstens teilweise und insbesondere über einen
wesentlichen Teil und vorzugsweise im Wesentlichen oder gar vollständig übereinander
angeordnet.
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In
einer bevorzugten Weiterbildung sind drei Siebdecks mit jeweils
zugeordneten separaten Flüssigkeitsabfuhreinrichtungen
vorgesehen. Es ist auch möglich,
vier oder mehr Siebdecks übereinander
anzuordnen.
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In
allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass jedem Siebdeck jeweils
eine separate Materialzufuhr und eine separate Materialabfuhr zugeordnet ist,
sodass sich die zwei übereinander
angeordneten Siebdecks insofern so wie zwei konventionelle Entwässerungsschwingsiebmaschinen
mit einem Siebdeck verhalten. Typischerweise sind Materialzufuhr und
Materialabfuhr an entgegengesetzten Enden der Siebmaschine vorgesehen.
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Es
ist in bevorzugten Weiterbildungen auch möglich, dass eine zweistufige
Entwässerung
erfolgt, bei der die Materialabfuhr des ersten bzw. oberen Siebdecks
als Materialzufuhr des zweiten bzw. unteren Siebdecks dient, wodurch
eine noch bessere Entwässerung
eines Produktstroms möglich
ist.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst
eine Flüssigkeitsabfuhreinrichtung
eine Mehrzahl an Aufnahmeeinrichtungen zur Aufnahme und insbesondere
Ableitung des abgesiebten Wassers bzw. der abgesiebten Flüssigkeit.
Dabei kann die Flüssigkeitsabfuhreinrichtung zwei,
drei, vier oder noch mehr Aufnahmeeinrichtungen umfassen.
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Besonders
bevorzugt sind die einzelnen Aufnahmeeinrichtungen jeweils mitschwingend
angeordnet. Von einander getrennte und mitschwingende Aufnahmeeinrichtungen
bieten große
Vorteile, da nicht ein einzelnes großflächiges Auffangelement vorgesehen
ist, welches aufgrund seiner Größe einer hohen
Belastung beim schwingenden Siebprozess unterworfen wäre. Ein
einzelnes Ableitelement zum Auffangen des gesamten aus dem oberen
Siebdeck durchtretenden Wassers müsste sehr schwingungssteif
ausgelegt werden, um die auftretenden Belastungen zuverlässig aushalten
zu können.
Das würde zu
einer stark vergrößerten Bauhöhe und zu
einem erheblich höheren
Gewicht führen.
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Wenn
hingegen, bevorzugterweise mehrere Aufnahmeeinrichtungen vorgesehen
sind, so deckt jede Aufnahmeeinrichtung nur einen Teil der Fläche eines
Siebdecks ab, sodass jede einzelne Aufnahmeeinrichtung nur eine
geringere Steifigkeit benötigt, sodass
insgesamt Gewicht, Material und Bauraum eingespart werden kann.
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In
allen Ausgestaltungen sind die Flüssigkeitsabfuhreinrichtungen
und insbesondere die Aufnahmeeinrichtungen vorzugsweise mitschwingend angeordnet.
Denkbar ist zwar auch eine feststehende Aufnahmeeinrichtung, die
von außen
in die Entwässerungssiebmaschine
hineinragt, aber der technische Aufwand für eine solche Lösung ist
erheblich größer.
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In
allen Ausgestaltungen umfasst vorzugsweise jede Aufnahmeeinrichtung
eine Aufnahmewanne mit einem Ablaufkanal und mit wenigstens einem
Ablaufprofil. Der Ablaufkanal dient zur Ableitung des von der Aufnahmeeinrichtung
aufgenommenen Wassers, während
das Ablaufprofil oder die Ablaufprofile zum Auffangen und Zusammenführen des durch
das Siebdeck tretenden Wassers dienen.
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Vorzugsweise
umfasst jede Aufnahmeeinrichtung genau ein Ablaufprofil und einen
Ablaufkanal.
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Vorteilhafterweise
sind die Ablaufkänale
insbesondere an den Querstreben als Querkanäle angeordnet. Dann erstrecken
sich vorzugsweise die Ablaufprofile von einer Querstrebe bis zur
nächsten Querstrebe,
wobei die Ablaufprofile im bestimmungsgemäß aufgebauten Zustand eine
solche Neigung gegenüber
der Horizontalen aufweisen, dass auftreffendes Wasser zuverlässig zum
Ablaufkanal weitergeführt
wird, der das gesammelte Wasser dann zu einer Seite der Maschine
abtransportiert.
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Insbesondere
sind an den Stellen der Ablaufkanäle in der Seitenwand Durchbrüche vorgesehen, sodass
das gesammelte Wasser durch die Seitenwand durchtritt, um dann in
einem gemeinsamen Transportkanal der unterschiedlichen Ablaufkanäle eines
Siebdecks weitergeführt
zu werden.
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Vorzugsweise
sind die einzelnen Ablaufkanäle
unterhalb der Querstreben bzw. der Querträger der Siebmaschine angeordnet,
und zwar derart, dass die Ablaufprofile eine genügende Neigung aufweisen.
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Der
Neigungswinkel eines Ablaufprofils zum Horizontalen ist insbesondere
größer als
der Neigungswinkel des Siebdecks im bestimmungsgemäß aufgebauten
Zustand.
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Jedes
Ablaufprofil kann sich über
die gesamte Breite der Siebmaschine als z. B. schiefe Ebene erstrecken.
Die hintereinander angeordneten Ablaufprofile bilden in einer Seitenansicht
ein Sägezahnprofil.
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Es
ist aber auch möglich
und bevorzugt, dass die einzelnen Ablaufprofile nicht nur in der Längsrichtung
in der Siebmaschine, sondern auch in der Querrichtung geneigt sind,
sodass das von den Ablaufprofilen gesammelte Wasser zu einer Seite
der Siebmaschine abgeleitet wird. Möglich ist es auch, dass in
seitlicher Richtung zwei Ablaufprofile vorgesehen sind, die das
aufgefangene Wasser jeweils zur zugeordneten Seitenwand der Siebmaschine
ableiten.
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In
bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung umfasst ein Siebdeck und
insbesondere jedes Siebdeck jeweils einen Spaltsiebboden, der aus
unterschiedlichen Materialien bestehen kann. Beispielsweise ist
ein Spaltsiebboden aus einem Drahtgewebe möglich. Bevorzugt wird Gummi
und insbesondere Polyurethan eingesetzt.
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In
allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass das entwässerte Material
zu einer Bandförderung
geeignet ist, wobei der Wasseranteil des abgeführten Materials an der Materialabfuhr,
insbesondere kleiner 25% und vorzugsweise etwa zwischen 10 und 20%
beträgt.
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In
bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung beträgt eine typische Spaltbreite
in dem Schwingsieb bzw. Siebbelag etwa 2 mm oder weniger und kann
in bevorzugten Weiterbildungen bei etwa 300 μm liegen. Bei solchen Spaltbreiten
bilden feinere Sandkörner
einen Filterkuchen, der am hinteren Ende an der Materialabfuhr wieder
abfällt.
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Je
nach abzusiebenden Material stellt sich typischerweise eine Schichthöhe auf den
Siebdecks zwischen etwa 20 und 200 mm Höhe ein, wobei ein Materialtransport
in Richtung des Siebdecks von typischerweise von 0,1 bis 0,2 m/Sekunde
erfolgt.
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Im
Regelfall wird für
eine effektive Entwässerung
eine etwa horizontale Ausrichtung des Siebdecks gewählt, wobei
jedoch ein kleiner Winkel zur Horizontalen von typischerweise zwischen
etwa 0 und –5° gewählt wird.
Besonders bevorzugt wird ein Winkel von etwa –3° gewählt. Der Winkel zur Horizontalen
ist so gewählt,
dass in Richtung auf die Materialabfuhr, also auf das hintere Ende
der Siebmaschine zu – wenn
am vorderen Ende die Materialzufuhr erfolgt – das abgesiebte Material nach
oben gefördert
wird. Das verbessert die Entwässerungsleistung,
da Wasser ja nicht den Berg hinauffließt.
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Die
insbesondere als Freischwinger ausgeführte Siebmaschine verfügt vorzugsweise über einen
Linear-Antrieb, der einen elektrischen Antriebsmotor mit einer elektrischen
Leistung von vorzugsweise größer 20 kW
aufweist.
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Das
Gewicht einer erfindungsgemäßen Siebmaschine
liegt in bevorzugten Weiterbildungen bei mindestens 5000 kg und
kann 8000 kg, 10.000 kg und mehr betragen.
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Die
auf das horizontale Sieb einwirkenden Kräfte liegen vorzugsweise in
einem Bereich von über
3 g und insbesondere von über
5 g, um die Produktreibung zu kompensieren und um eine besonders
effektive Absiebung zu erreichen.
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Die
erfindungsgemäße Entwässerungssiebmaschine
weist eine besonders hohe Gesamtdurchsatzleistung auf, die dem Produkt
der Anzahl der Decks und der Entwässerungsleistung einer entsprechenden
Eindeckmaschine entspricht, sodass hohe Durchsatz leistungen bei
einer minimal verbauten Fläche
möglich
sind. Gleichzeitig entsteht ein besonders günstiges Verhältnis von
Nutzlast zur Totlast. Die Verwendung der mitschwingenden Aufnahmewannen
macht einen Feinguttrichter überflüssig, was zu
einer geringeren Bauhöhe
führt.
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In
einer besonders bevorzugten Ausbildung der Erfindung umfasst die
zum Entwässern
von Materialien dienende erfindungsgemäße Siebmaschine zwei oder mehr
Siebdecks, an denen jeweils ein entsprechender Siebbelag vorgesehen
ist, wobei sich die Siebdecks in vertikaler Richtung wenigstens
teilweise überlappen.
Jedem Siebdeck ist jeweils eine separate Materialzufuhr, eine separate
Materialabfuhr und eine separate Flüssigkeitsabfuhreinrichtung zugeordnet,
wobei die Flüssigkeitsabfuhreinrichtung jeweils
mehrere Aufnahmeeinrichtungen bzw. Aufnahmewannen zur Aufnahme und
Ableitung des abgesiebten Wassers aufweist. Eine Aufnahmewanne umfasst
bei dieser Ausgestaltung einen Ablaufkanal und wenigstens ein Ablaufprofil,
welches z. B. als schiefe Ebene ausgebildet ist und das auftreffende Wasser
zum Ablaufkanal leitet.
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Die
Ablaufkanäle
sind bei dieser Weiterbildung vorzugsweise an den Querstreben als
mitschwingende Querkanäle
angeordnet. Die z. B. als Ablaufbleche ausgeführten Ablaufprofile erstrecken sich
vorteilhafterweise von einer Querstrebe bis zur nächsten Querstrebe.
Dadurch wird insgesamt ein sehr schwingungssteifes System ermöglicht,
welches dennoch mit einem geringen Bauraum und einem geringen Eigengewicht
auskommt.
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Weitere
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel,
das im folgenden in Bezug auf die liegende Figur beschrieben wird.
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Es
zeigt:
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1 eine
Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Siebmaschine.
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In 1 ist
eine schematische Seitenansicht einer Siebmaschine 1 dargestellt,
die hier im Ausführungsbeispiel
zwei Siebdecks 2a und 2b mit jeweils entsprechenden
und daran angeordneten Siebbelägen 3a bzw. 3b aufweist.
Die einzelnen Siebdecks sind im Wesentlichen horizontal ausgerichtet
und weisen hier im Ausführungsbeispiel
einen Neigungswinkel von etwa 3° zur
Horizontalen auf.
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Die
beiden Siebdecks 2a und 2b sind hier im Ausführungsbeispiel
in der vertikalen Richtung 4 übereinander angeordnet und überlappen
sich über fast
die gesamte Fläche.
Das abzusiebende Material, welches hier insbesondere ein Gemisch
aus nassen sandigen Materialien ist, wie sie bei der Gewinnung von Öl aus Ölsand anfallen,
wird in der Darstellung gemäß 1 am
rechten Ende der Siebmaschine 1 an den beiden Materialzufuhren 6a und 6b zugeführt.
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Jedes
Siebdeck 2a, 2b weist hier eine separate Materialzufuhr 6a, 6b auf,
um beide Siebdecks 2a und 2b gleichzeitig mit
dem abzusiebenden Material zu versorgen, sodass sich die gesamte
Absiebleistung der erfindungsgemäßen Siebmaschine 1 verdoppelt,
während
der Platzbedarf in der Horizontalen etwa dem Bedarf einer Eindecksiebmaschine
entspricht.
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Die
beiden Siebdecks 2a und 2b sind zur Horizontalen
geneigt, und zwar derart, dass das abzusiebende Material auf dem
Weg von der Materialzufuhr 6a, 6b zur Materialabfuhr 7a, 7b,
welche am anderen Ende der Siebmaschine 1 vorgesehen ist,
ansteigen muss. Dadurch wird der Siebprozess unterstützt, da
das abzusiebende Wasser die geneigte Fläche hinunter fließt, sodass
im Wesentlichen nur das entwässerte
Produkt über
die Materialabfuhr 7a, 7b austritt.
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Jedes
Siebdeck 2a, 2b weist jeweils eine Flüssigkeitsabfuhreinrichtung 5 auf,
die sich jeweils unterhalb den gesamten entsprechenden Siebbelägen 3a, 3b erstrecken.
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Erfindungsgemäß sind hier
die Flüssigkeitsabfuhreinrichtungen 5 aber
nicht als einstückige großflächige Elemente
vorgesehen, sondern sind aus einer Vielzahl von Aufnahmeeinrichtungen 8 bzw.
Aufnahmewannen 9 zusammengesetzt, die sich verteilt unterhalb
der einzelnen Siebdecks 2a, 2b erstrecken und
die gesamte Fläche
abdecken.
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Hier
im Ausführungsbeispiel
besteht jede Aufnahmewanne 9 aus einem Ablaufkanal 10 und
einen Ablaufprofil 11, welches als geneigtes Blech ausgeführt ist.
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Jedem
Siebdeck 2a, 2b sind hier sechs einzelne Aufnahmewannen 9 zugeordnet,
die sich in Längsrichtung
der Entwässerungssiebmaschine 1 nacheinander
erstrecken. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die Ablaufkanäle 10 an
den zur Verstärkung
dienenden Querstreben 12 angeordnet und befestigt sind,
sodass die einzelnen Ablaufkanäle 10 schwingungssteif
aufgenommen sind.
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Die
Ablaufprofile 11 erstrecken sich von einer Querstrebe 12 in
Längsrichtung
der Maschine bis zur nächsten
Querstrebe und weisen hier jeweils eine gleichförmige Neigung 14 zur
Horizontalen auf. Der Neigungswinkel 14 ist dabei vom Betrag
her vorzugsweise größer als
der Neigungswinkel 15, unter dem die einzelnen Siebdecks 2a, 3a zur
Horizontalen ausgerichtet sind. Dadurch wird eine effektive Entwässerung
erzielt, da das auf die Ablaufprofile 11 der Aufnahmewannen 9 auftreffende
Wasser schnell zu den Ablaufkanälen 10 abgeführt wird,
die hier als Querkanäle 13 unterhalb
der Querstreben 12 angeordnet sind.
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Das
in den Ablaufkanälen 10 gesammelte Wasser
wird im Ausführungsbeispiel
zu beiden Seiten der Siebmaschine 1 abgeleitet, wo entsprechende Öffnungen
in der Seitenwand 17 vorgesehen sind, um das gesammelte
Wasser nach außen
hin abzutransportieren. In anderen Ausgestaltungen kann das Wasser
von einem Siebdeck zu der einen und von einem anderen Siebdeck zu
der anderen Seite abgeleitet werden. Es ist auch möglich, das
gesamte Wasser nur zu einer Seite abzuleiten.
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Je
nach Anwendungsfall und konkreter Ausgestaltung kann dort das Wasser
einfach nach unten abgeleitet werden; bevorzugter Weise wird es
aber in zentralen seitlichen Sammelkanälen (nicht dargestellt) gesammelt
und zentral abgeführt;
sodass es einer Wiederverwendung zugeführt werden kann.
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Die
gesamte Maschine ist hier auf Lagerungen 19 mit Spiralfedern 20 federnd
gelagert, sodass die Siebmaschine 1 eine entsprechende
schwingende Bewegung ausführen
kann. Die Siebmaschine 1 umfasst einen Linearschwinger 18,
der über
einen elektrischen Motor die Schwingungsleistung auf die Siebmaschine 1 aufbringt.
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Hier
im Ausführungsbeispiel
hat die Schwingsiebmaschine 1 in Abhängigkeit von den genauen Dimensionen
eine Absiebeleistung von zwischen etwa 600 und 1000 t/h.
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In
anderen Ausgestaltungen können
auch drei Siebdecks vorgesehen sein, bei denen die Absiebeleistung
entsprechend erhöht
wird.
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Die
Anordnung der hier 6 Aufnahmewannen pro Siebdeck ermöglicht eine
modulare und kostengünstige
Konstruktion der erfindungsgemäßen Siebmaschine 1.
Jede einzelne Aufnahmewanne 9 wird aufgrund der geringen
Größe nur relativ
geringen Schwingungsbelastungen ausgesetzt, sodass der Materialaufwand
für die
einzelnen Aufnahmewannen gering ist. Das führt zu einer insgesamt relativ
geringen Totlast der Maschine, die pro Siebdeck erheblich geringer
ist als bei einer gleich großen
Eindecksiebmaschine, sodass der Materialaufwand und auch der energetische
Aufwand mit der erfindungsgemäßen Siebmaschine 1 sinkt.
Dadurch wird eine erheblich wirtschaftlichere Absiebung von mit
Flüssigkeit
versetzten Produkten ermöglicht.
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Unter
dem Begriff Entwässerung
wird hier in dieser Anmeldung ein Entfernen von insbesondere Wasser
verstanden. Dabei kann das Wasser aber auch weitere Flüssigkeitsbestandteile
aufweisen wie z. B. einen gewissen Anteil an Öl oder sonstigen Flüssigkeiten.
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- 1
- Siebmaschine
- 2a,
2b
- Siebdeck
- 3b,
3b
- Siebbelag
- 4
- Vertikale
Richtung
- 5
- Flüssigkeitsabfuhreinrichtung
- 6a,
6b
- Materialzufuhr
- 7a,
7b
- Materialabfuhr
- 8
- Aufnahmeeinrichtung
- 9
- Aufnahmewanne
- 10
- Ablaufkanal
- 11
- Ablaufprofil
- 12
- Querstrebe
- 13
- Querkanal
- 14
- Neigungswinkel
- 15
- Neigungswinkel
- 16
- Wasseraustritt
- 17
- Seitenwand
- 18
- Linearschwinger
- 19
- Lagerungen
- 20
- Spiralfeder