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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aussieben von ersten
Partikeln aus einem erste und zweite Partikel umfassenden Granulat
durch Fördern
des Granulats entlang einer vorzugsweise von einer Vibrationseinrichtung
ausgehenden ersten Siebfläche,
wobei die ersten Partikel ein Aspektverhältnis a1 mit
a1 > n:1
und n = 2, 3, > 3,
insbesondere mit a1 > 3:1, und die zweiten Partikel eine Dimensionierung
aufweisen, die ein Hindurchfallen durch die Maschen der ersten Siebfläche ermöglicht.
Ferner nimmt die Erfindung Bezug auf eine Vorrichtung zum Aussieben
von Partikeln vorbestimmter Größe einer Längenerstreckung
x umfassend zumindest ein eine Fläche aufspannendes erstes Sieb
mit einer Maschenweite y.
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In
der Halbleiterindustrie werden z. B. aus einer Schmelze Kristalle
gezogen. Beispielhaft sind das Czochralsky oder das Edged-Defined-Film-Fed-Growth – Verfahren
(EFG-Verfahren) zu
nennen. Dabei ist es insbesondere bei letzterem Verfahren notwendig,
dass kontinuierlich Partikel in einem Umfang der Schmelze zugeführt werden,
wie Material durch die wachsenden Kristalle aus der Schmelze entfernt
wird.
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Die
ein Granulat bildenden Partikel werden der Schmelze über Rohrleitungen
zugeführt.
Dabei muss sichergestellt sein, dass ein weitgehend geometrisch
homogenes Granulat gefördert
wird, also insbesondere Langkörner
mit einem Aspektverhältnis > 3:1 entfernt sind,
die anderenfalls hängen
bleiben und zu einer Verstopfung des Rohres führen können.
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Zum
Abtrennen nadelförmiger
Partikel können
Sieb-Kaskaden eingesetzt werden, wobei üblicherweise drei Siebrinnen übereinander
angeordnet sind. Die geneigt angeordneten Rinnen werden in Vibration
versetzt, wobei das Auswurfende der jeweils oberen Rinne über den
in Förderrichtung
betrachteten Anfang der darunter liegenden Rinne hinausragt, so
dass die Langkörner
abgeworfen werden und nicht in die nachfolgende Rinne fallen können. Demgegenüber fallen
die regelmäßig geformten
Körner durch
das Siebgewebe von Siebrinne zu Siebrinne. Nachteilig bei diesem
Verfahren ist, dass auch kleinere Partikel wie Staub durch das Siebgewebe
fallen, so dass eine Entstaubung nicht erfolgt. Aufgrund der Reinheitsforderung
sollte jedoch vermieden werden, dass der Schmelze Staub zugeführt wird,
da dieser aufgrund der großen
Gesamtoberfläche
unproportional stark verunreinigt ist. Nachteilig ist des Weiteren, dass
der durch die Siebgewebe fallende Staub auch die größeren Partikel
beschmutzt.
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Zum
Absieben von Langkörnern
ist es auch bekannt, Trommelsiebmaschinen einzusetzen, die sich
um die Zylinderachsen drehen und zu lange Nadeln vom Granulat trennen.
Diese können
sodann bei leicht schräg
gestellter Trommelachse aus dem Innenbereich der Trommelachse herausrutschen.
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Ferner
sind Überlängenabscheider
zum Absieben von Überlängen, Verkettungen
und Agglomeraten aus Kunststoffgranulaten bekannt. Dabei werden
nadelförmige
Teilchen mittels eines sehr flachen Wurfwinkels am Aufstellen gehindert.
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Die
nach dem Stand der Technik eingesetzten Verfahren können Langkörner bzw.
nadelförmige Partikel
nur unvollkommen absieben, da nicht ausgeschlossen ist, dass sich
einige nadelförmige
Partikel zufällig
und zeitweise senkrecht stellen und somit durch die Maschen des
Siebes fallen können.
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Um
eine effektive Entstaubung zu erreichen, ist es bekannt, das Granulat
aufzuwirbeln, wobei der freiwerdende Staub abgeworfen und abgesaugt
oder abgeblasen wird. Die Granulatpartikel werden dabei durcheinander
gewirbelt und mit hoher kinetischer Energie auf die Begrenzungen
des die Partikel aufnehmenden Gerätes, also dessen Wandungen
ge schleudert. Dies führt
wiederum zu einer Staubentwicklung und Verschmutzung des Granulats
durch Abrieb.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, aus einem Granulat
oder Granulatgemisch eine bestimmte Materialfraktion abzusieben, die
sich in zumindest einer Dimension geometrisch von dem übrigen Material
unterscheidet. Speziell sollen erste nadelförmige Partikel mit einem Aspektverhältnis (Länge zu Breite)
insbesondere > 3:1
von dem weiteren Material abgesiebt werden. Ein weiterer Aspekt
der Erfindung sieht vor, dass das von den ersten Partikeln befreite
Granulat staubarm ist, wobei es während des Absiebens zu verhindern
ist, dass Verunreinigungen durch Abrieb des Materials der Vorrichtung
eingebracht werden, mittels der das Absieben erfolgt.
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Verfahrensmäßig wird
die Aufgabe im Wesentlichen dadurch gelöst, dass das Granulat entlang der
Siebfläche
durch einen von der Siebfläche
und ein entlang dieser sich erstreckende Abdeckung begrenzten Kanalspalt
gefördert
wird, wobei die Abdeckung zumindest die ersten Partikel mit ihren
Längsachsen
entlang der Siebfläche
verlaufend ausrichtet und als Sieb ein solches mit einer Maschenweite
verwendet wird, die kleiner als Längenerstreckung eines jeden
ersten Partikels ist.
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Aufgrund
der erfindungsgemäßen Lehre
ist sichergestellt, dass sich in dem Granulat vorhandene Langkörner als
die ersten Partikel nicht „aufstellen" können, so
dass diese nicht durch die Maschen des Siebs hindurchfallen. Vielmehr
ist die Maschenweite derart ausgelegt, dass allein die zweiten Partikel durch
die Maschen hindurchfallen, die insbesondere ein Aspektverhältnis ≤ 3:1 aufweisen.
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Zu
dem Aspektverhältnis
a1 der ersten Partikel ist anzumerken, dass dieses dem Grunde nach betragen
kann a1 > n:1 mit
n = 2, 3, > 3, wobei
das Aspektverhältnis
an die jeweilige Aufgabe angepasst werden kann.
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Aspektverhältnis bedeutet
dabei das Verhältnis
von Länge
der Partikel zu deren Breite. Unabhängig hiervon ist grundsätzlich als
weiteres Kriterium für das
Aussieben der ersten Partikel anzugeben, dass die Länge der
ersten Partikel größer als
5 mm ist. Partikel kleine rer Längen,
deren Aspektverhältnis gleichfalls
größer 3:1
ist, sind im zuvor aufgezeigten Sinne nicht als erste Partikel zu
bezeichnen. Die Längenangabe
von mehr als 5 mm ist dabei keine feste Größe, sondern kann in Abhängigkeit
von dem Material des Granulats bzw. den Anforderungen bezüglich der
Fördereigenschaften
durch ein Rohrsystem variiert werden.
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Ganz
allgemein wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
dass aufgrund der sich entlang der Siebfläche erstreckenden Abdeckung
sichergestellt ist, dass eine Materialfraktion, die sich in ihrer
Längenerstreckung
geometrisch von den übrigen
Partikeln unterscheidet, abgesiebt wird, da die Abdeckung ein Aufrichten
der entsprechenden Partikel mit der Folge verhindert, dass diese
nicht durch die Maschen des Siebes hindurch fallen können.
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Insbesondere
ist das erfindungsgemäße Verfahren
für zerkleinerte
Silicium-Rohlinge anwendbar, die ihrerseits bei hohen Temperaturen
aus einem Wirbelbett mittels Gasphasenabscheiden von Silan bei einer
Temperatur zwischen 600°C
und 900°C oder
von Trichlorsilan bei einer Temperatur von 1000°C bis 1350°C in reduziertem Wasserstoff
abgeschieden werden. Das entsprechend entstehende Poly-Silicium
wird zerkleinert. Die Kornform des Materials ist aufgrund der vorgegebenen
Struktur von Poly-Silicium länglich
mit in etwa kreisförmigem Querschnitt
(in etwa nadelförmig),
wobei sich üblicherweise
nur ganz wenige nadelförmige
Partikel in der Gesamtmenge befinden. Diese müssen jedoch vollständig entfernt
werden, um erwähntermaßen eine
Behinderung beim Transport durch ein Rohrsystem auszuschließen.
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Aber
nicht nur auf zerkleinerte Poly-Silicium-Materialien beschränkt sich
die Erfindung. Auch für
die Kristallzucht benutzter Waferbruch kann entsprechend ausgesiebt
werden, wobei sich erwähntermaßen das
Aspektverhältnis
durch die Länge
der Waferbruchstücke
zu dessen Breite ergibt, die das Waferbruchstück beim Transport auf dem Sieb
senkrecht zu der von dem Sieb aufgespannten Ebene aufweist.
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Ganz
allgemein können
aufgrund der erfindungsgemäßen Lehre
Granulate aus Halbleitermaterial wie Silicium, Germanium, GaAs,
GaP, CdS, CdTe, CuInSe2 und andere Verbindungsleiter
aus der Sorte III–V,
II–VI,
aber auch Werkstoffe wie SiO2 als Grundmaterial für die Herstellung
von Quartz, Gläsern
sowie keramische Materialien wie SiC, Al2O3, Si3N4 und andere Stoffe,
die als Granulat verarbeitet werden sollen, in eine Gutfraktion
und in eine solche durch Sieben aufgeteilt werden, dessen Partikel
ein nicht gewünschtes
Aspektverhältnis
aufweisen.
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Oben
aufgestellte Überlegungen
gelten auch für
das Absieben metallischer Überlängen und
auch für
nadelförmige
metallische Partikel, selbst für
Nadeln, Nägel
und Schrauben. Insoweit erstreckt sich die Erfindung auch auf entsprechende
Teile.
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Bei
der Zerkleinerung von Materialien wie Poly-Silicium kann es durch
Abrieb zu Verunreinigungen kommen. Dabei lagern sich die Verunreinigungen
an der Oberfläche
ab, so dass eine Verschmutzung proportional zur vorhandenen Oberfläche erfolgt.
Daher ist nach einem weiteren Aspekt der Erfindung sicherzustellen,
dass während
der Zerkleinerung entstandene Staubanteile, deren Korngröße üblicherweise < 10 μm ist, nicht
durch Absieben entfernt werden, da anderenfalls die Gefahr besteht,
dass der Staub an den größeren Partikeln
anhaftet. Daher ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass vor dem
eigentlichen Siebprozess eine Entstaubung erfolgt. Hierzu kann dem
ersten Sieb ein zweites Sieb geringerer Maschenweite vorgeschaltet
sein. Insbesondere sind Maschenweiten zwischen 0,3 mm und 1 mm zu
bevorzugen.
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Es
hat sich jedoch gezeigt, dass allein ein Absieben von Staub nicht
ausreichend ist. Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass sich über das zweite
Sieb mit einer Maschenweite von vorzugsweise zwischen 0,3 mm bis
1 mm, insbesondere zwischen 0,5 mm und 0,8 mm eine Absaugung zugeordnet
ist, die sich oberhalb bzw. unterhalb des Siebes erstreckt. Bevorzugterweise
erfolgt die Absaugung von der Oberseite des Siebes aus, um zu verhindern, dass
größere Partikel
beim Absaugen von der Unterseite des Siebes her Maschen zusetzen.
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Die
Absaugung erfolgt insbesondere mit einem großen Saugquerschnitt derart,
dass das Sieb über
seine gesamte Breite abgedeckt ist. Ferner sollte die Erstreckung
in Sieblängsachse,
also in Richtung des Transportweges, betragen a × b, wobei 5 cm ≤ a ≤ 1 mit 1 =
Sieblänge
und b = Siebbreite ist. Je größer a gewählt wird,
desto besser können
abgelöste Mikro-Partikel
entfernt werden und desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass
Granulatpartikel der Gutfraktion also diejenigen, die eine gewünschte Größe zur Weiterverarbeitung
aufweisen, mit abgesaugt werden.
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Bevorzugterweise
und zur Erzielung einer effektiven Absaugung ist vorgesehen, dass
das Granulat vor der Saugdüse
bzw. -öffnung
vertikal herabfällt. In
diesem Fall kann der Sangstrom so gewählt werden, dass die Partikel
der Gutfraktion, insbesondere solche einer Krongröße mit mittlerem
Durchmesser zwischen 0,3 mm bis 0,5 mm, nicht abgesaut werden, wohingegen
mikroskopisch kleine Partikel (≤ 0,3
mm) vom Saugstrom erfasst und somit abgesaugt werden.
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Das
so entstaubte Granulat gelangt dann auf das erste Sieb, auf dem
die ersten Partikel abgesiebt werden. Dabei sollte das Sieb Bodenfläche einer
vibrierenden Siebrinne sein, die insbesondere mittels eines Magnetvibrators
in Schwingung versetzt wird. Das den Boden bildende Sieb zw. das
Siebgewebe, das zur Vermeidung eines Metallabriebs aus Kunststoff
bestehen sollte, ist erfindungsgemäß mit einer Abdeckung wie einer
Folie abgedeckt, die eine Dicke zwischen 50 μm und 1 mm, insbesondere im
Bereich von 500 μm
aufweisen kann. Über
eine Eintrittsöffnung
gelangen die Partikel in den Raum zwischen der Abdeckung, also der
Folie und dem Sieb bzw. dem Siebgewebe. Gleichmäßig geformte Partikel können durch
die Siebmaschen hindurchführen,
wohingegen die Langkörner
aufgrund der Abdeckung mit ihren Längsachsen entlang der von dem
Sieb aufgespannten Ebene ausgerichtet und somit gehindert werden,
sich aufzurichten und durch das Sieb zu fallen. Auf diese Weise
gelingt es effektiv, Langkörner abzusieben,
so dass selbst Einzelkörner
in sehr geringen Mengen von z. B. 1 Gew.-% aus der Gesamtmenge zuverlässig ausgesiebt
werden können.
Die Langkörner
fallen am Ende des Siebes aus der Siebrinne heraus und können in
einem separaten Behälter
aufgefangen und gesammelt werden.
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Anstelle
einer Folie, die selbstjustierend wirkt, da diese schwerkraftbedingt
auf den entlang des Siebs durch Vibration geförderten Partikeln aufliegt,
kann auch eine Platte als Abdeckung benutzt werden, die z. B. eine
Dicke zwischen 2 mm und 4 mm aufweist und eigensteif ist. Eine diesbezügliche Platte
kann schwenkbar um eine Achse angeordnet sein, die quer zur Förderrichtung
und oberhalb des Aufgabebereichs der Siebrinne verläuft. Dabei ist
die Platte aufgabeseitig derart gebogen, dass sich eine trichterförmig Öffnung für das zuzuführende Granulat ergibt.
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Ist
die Platte schwenkbar gelagert, so ergibt sich gleichfalls eine
Selbstjustierung.
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Es
besteht jedoch auch die Möglichkeit,
eine Platte in einem bestimmten Abstand oberhalb des Siebes zu fixieren.
Dabei sollte der lichte Abstand Δp ≤ 2 h sein,
wobei h gleich mittlere maximale radiale Streckung der Partikel
senkrecht zur von dem Sieb aufgespannten Fläche ist.
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Das
die ersten Partikel absiebende Sieb ist vorzugsweise zur Horizontalen
geneigt, wobei die Siebaufgabe auf einem höheren Punkt als das Ende verläuft.
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Insbesondere
beschreibt die von dem Sieb aufgespannte Fläche bzw. Ebene zur Horizontalen einen
Winkel α mit
0° ≤ α ≤ 60°, wobei der
bevorzugte Wertebereich zwischen 0° und 20° liegt. In Abhängigkeit
von dem Neigungswinkel α können auch
z. B. plattenförmige
Langkornpartikel herausgesiebt werden, indem man das Sieb als Lochblech
mit rechteckigen Spalten ausführt.
In Abhängigkeit
von dem Winkel α kann
des Weiteren die Transportgeschwindigkeit erhöht werden.
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Erfindungsgemäß wird ein
Verfahren zur Gewinnung eines reinen von langkörnigen Partikeln befreiten
Granulats durch insbesondere eine Kombination von Siebprozess und
Entstaubung zur Verfügung gestellt,
wobei der erfindungsgemäße Langkronsiebprozess
der Entstaubung nachgeschaltet ist.
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Eine
Vorrichtung zum Aussieben von Partikeln vorbestimmter Größe einer
Längenstreckung
x umfassend zumindest ein eine Fläche aufspannendes erstes Sieb
mit einer Maschenweite y zeichnet sich dadurch aus, dass das Sieb
mit der Maschenweite y mit y < x
von einer Abdeckung mit einem Spaltabstand Δs mit Δs < x abgedeckt ist und dass der Transportweg
der Partikel zwischen dem Sieb und der Abdeckung verläuft. Dabei
kann die Abdeckung selbsttätig
schwerkraftbedingt auf den auf dem Sieb geförderten Partikeln auf liegen.
Die Abdeckung sollte aufgabenseitig eine trichterförmige Aufgabeöffnung begrenzen, über die
die Partikel denn Sieb zuführbar
ist.
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Bei
der Abdeckung kann es sich um eine Folie handeln, die eine Dicke
zwischen 100 μm
und 3 mm, insbesondere im Bereich zwischen 500 μm und 1 mm aufweist. Das Flächengewicht
sollte zwischen 5 mg/cm2 und 150 mg/cm2 liegen.
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Alternativ
besteht die Möglichkeit,
dass die Abdeckung eine eigensteife Platte ist. Dabei kann die Abdeckung
schwenkbar um eine oberhalb des aufgabeseitigen Querrands des Siebes
fixiert sein. Auch besteht die Möglichkeit,
als Abdeckung eine Platte zu wählen.
deren Abstand zur Oberfläche
des Siebs unveränderbar
ist.
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Wird
eine starre Platte benutzt, so sollte diese eine Dicke zwischen
2 mm und 4 mm zeigen.
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Insbesondere
ist vorgesehen, dass das Sieb zur Horizontalen einen Winkel α mit 0° ≤ α ≤ 60°, insbesondere
0° ≤ α ≤ 20° beschreibt.
Dabei sollte die Aufgabeseite höher
als gegenüberliegendes
Ende des Siebes verlaufen.
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In
einer weiteren hervorzuhebenden Ausgestaltung der Erfindung ist
vorgesehen, dass dem ersten Sieb ein zweites Sieb mit einer Maschenweite
z mit z < y vorgeschaltet
ist. Die Maschenweite y des ersten Siebes sollte zwischen 2 und
5 mm betragen. Die Maschenweite z des zweiten Siebes sollte vorzugsweise
zwischen 0,3 mm und 1 mm, insbesondere zwischen 0,5 mm und 8 mm
liegen.
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Zum
Absaugen von Feinstpartikeln wie Staub sollte ober- und unterhalb
des zweiten Siebs eine Absaugung angeordnet sein. Insbesondere ist oberhalb
des Siebs eine Absaugung vorgesehen, wobei sich die Absaugung über die
gesamte Breite des Siebes erstrecken sollte. Vorzugsweise ist vorgesehen,
dass sich der Querschnitt der siebseitigen Öffnung der Absaugung beläuft auf
a × b
mit 5 cm ≤ a ≤ 1 mit 1 =
Sieblänge
und b = Siebbreite.
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Das
erste bzw. zweite Sieb sollte mit einer Vibrationseinrichtung verbunden
sein, die einen Magnetvibrator aufweisen kann. Das erste bzw. zweite Sieb
kann dabei Boden einer Siebrinne sein, wobei das erste Sieb und
das zweite Sieb ggfs. Abschnitte einer einzigen Siebrinne sind.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das abzusiebende
Granulat vor Aufgabe auf das erste Sieb an einer Absaugöffnung vorbei
herabfällt,
um eine überaus
wirksame Entstaubung zu erreichen.
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Weitere
Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht
nur aus den Ansprüchen,
den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination-,
sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung
zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.
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Es
zeigen:
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1 eine
Prinzipdarstellung einer Siebvorrichtung,
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2 eine
Prinzipdarstellung zum Absieben von Partikeln,
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3 eine
Prinzipdarstellung von auf einem Sieb sich bewegenden Partikeln,
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4 eine
Prinzipdarstellung zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
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5 einen
Ausschnitt einer Ausführungsform
einer Siebvorrichtung,
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6 eine
Prinzipdarstellung eines Sieb mit Abdeckung,
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7 eine
Darstellung von abgesiebten Langkörnern und
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8 eine
Darstellung der abgesiebten Gutfraktion.
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Anhand
der den Figuren zu entnehmenden Prinzipdarstellungen soll die erfindungsgemäße Lehre
näher erläutert werden,
aufgrund der aus einem Granulat bzw. einer Granulatmischung eine
oder mehrere gewünschte
Materialfraktionen ausgesiebt bzw. entfernt werden können. Dabei
ist das Ziel, eine Fraktion (Gutfraktion) zu erhalten, deren Partikel
innerhalb vorgegebener Dimensionen eine geometrisch gleiche Geometrie
aufweisen, wobei Staubpartikel sowie Partikel, deren Aspektverhältnis größer 3:1
ist, entfernt sind (7). Partikel, deren Länge grundsätzlich kleiner
als 5 mm ist, sollen auch dann der sogenannten Gutfraktion zugeordnet
werden, wenn das Aspektverhältnis
größer 3:1
ist (8).
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Zu
den 7 und 8 ist anzumerken, dass die den
Partikeln zugeordneten Zahlen das Aspektverhältnis angeben.
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Bei
dem Granulat bzw. Granulatgemisch handelt es sich insbesondere um
zerkleinertes Poly-Siliciummaterial, das aus der Gasphase aus Trichlorsilan
in reduzierendem Wasserstoff abgeschieden worden ist, ohne dass
jedoch hierdurch eine Beschränkung
der erfindungsgemäßen Lehre
erfolgt. Die entsprechenden Partikel sind von flacher bis zylindersymmetrischer
Form. Das zerkleinerte Material wird z. B. zum Ziehen von Kristallen
einer Schmelze zugeführt.
Dies erfolgt über
Rohrleitungen, die Knicke und Ecken aufweisen können. Daher muss sichergestellt
sein, dass Partikel, die den zuvor aufgezeigten Nebenbedingungen
nicht gehorchen, aus dem Granulat entfernt werden, da anderenfalls
die Gefahr besteht, dass sich die Partikel in den Leitungen verhaken
und somit diese verschließen.
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Auch
wenn erwähntermaßen das
erfindungsgemäße Verfahren
vorzugsweise für
zerkleinerte Poly-Silicium-Rohlinge bestimmt ist, ist hierdurch
eine Beschränkung
der erfindungsgemäßen Lehre
nicht zu sehen. Vielmehr bezieht sich die Erfindung ganz allgemein
auf Granulate aus Halbleitermaterial wie Silicium, Germanium, GaAs,
GaP, CdS, CdTe, CuInSe2 und andere Verbindungshalbleiter aus
der Sorte III–V,
II–VI,
aber auch auf Werkstoffe wie SiO2 als Grundmaterial
für die
Herstellung von Quarz, Gläsern
sowie keramischen Materialien wie SiC, Al2O3, Si3N4 und
andere Stoffe, die als Granulat verarbeitet werden. Des Weiteren
können
auch nadelförmige
Metallteile oder Partikel entfernt werden.
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Um
Granulat, d. h. die das Granulat bildenden Partikel in die gewünschten
Fraktionen zu trennen, wird das Granulat einer Vibrationsrinne 10 zugeführt, die
ein in Schwingung versetztes Gehäuse 12 aufweist
und im Abstand zur Bodenwandung 14 ein eine Ebene aufspannendes
Sieb 18 umfasst. Über das
aus Kunststoff bestehende Sieb 18 wird das Granulat, also
die in 1 prinzipiell dargestellten Partikel 16, 20 gefördert, um
eine gewünschte
Trennung von Fraktionen nachstehend beschriebener Art vorzunehmen.
Unterhalb des Siebs 18 befindet sich ein Trichter 22,
der in einer Öffnung
mündet,
unterhalb der eine Aufnahme 24 für die Partikel angeordnet ist, die
das Sieb 18 durchsetzen. Auswurfsseitig, also am unteren
Ende des Siebs 18, befindet sich eine weitere Aufnahme 26, über die
die Partikel aufgenommen werden, die das Sieb 18 nicht
durchsetzen. Hierbei handelt es sich um die zuvor erläuterten
Partikel mit einem Aspektverhältnis > 3:1.
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Die
Vibrationsvorrichtung 10 weist einen Magnetvibrator 28 auf,
der mit dem Gehäuse 12 verbunden
ist und dieses in Schwingung versetzt. Das Gehäuse 12 selbst kann über prinzipiell
dargestellte Federn 30, 32 auf einer Unterlage
abgestützt
sein.
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Im
Ausführungsbeispiel
verläuft
das Sieb 18 zur Horizontalen (Linie 34) unter
einem Winkel α,
der zwischen 0° und
60°, vorzugsweise
im Bereich zwischen 0° und
20° liegt.
Dabei liegt der Aufgabepunkt oberhalb des Auswurfbereichs.
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In 3 ist
rein prinzipiell ein Ausschnitt des Siebs 18 dargestellt.
Die Transportrichtung der auf dem Sieb vorhandenen Partikel ist
durch den Pfeil 34 angedeutet.
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Dadurch,
dass das Sieb 18 in Vibration versetzt wird, werden die
Partikel auf in etwa Wurfparabeln 36 bewegt, wodurch sich
längliche
Partikel 38 aufrichten (Darstellung 40) und somit
durch die Maschen des Siebs 18 hindurchfallen können. Handelt es
sich bei dem Partikel 38 um ein solches, das das zu vermeidende
Aspektverhältnis
mit einer Länge aufweist,
die größer als
die Maschenweite ist, so können
die zuvor aufgezeigten Nachteile auftreten, die beim Fördern der
Fraktion von Partikeln auftreten, die das Sieb 18 durchsetzen
und eine maximale Längenerstreckung
aufweist, die kleiner als die Maschenweite ist. Insbesondere weisen
diese Partikel im Falle von Poly-Silicium ein Aspektverhältnis < 3:1 auf.
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Um
das Aufrichten der Partikel 38 auszuschließen, ist
erfindungsgemäß vorgesehen,
dass oberhalb des Siebes 18 eine Abdeckung 42 verläuft, die
sicherstellt, dass die Partikel 38 sich nicht aufstellen
können,
wie der 4 zu entnehmen ist.
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Die
Partikel des Granulates werden zwischen der Abdeckung 42 und
dem Sieb 18 entlang diesen gefördert (Pfeil 34),
ohne dass das Risiko besteht, das die auch als Langkorn zu bezeichnenden Partikel
mit dem Aspektverhältnis > 3:1 sich in einem Umfang
aufrichten können,
dass diese die Maschen des Siebes 18 durchsetzen.
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Bei
der Abdeckung 42 kann es sich um eine dünne Folie handeln, die z. B.
eine Dicke zwischen 50 μm
und 3 mm aufweist. Die abzusiebenden Partikel gelangen zwischen
die Folie 42 und das Sieb 18, wobei gleichmäßig geformte
Partikel mit einer maximalen Längenerstreckung,
die kleiner als die maschenweite ist, durch die Siebmaschen hindurchfallen.
Demgegenüber
werden die Langkörner
durch die Abdeckung 42 daran gehindert, sich aufzurichten und
durch das Sieb 18 zu fallen.
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Durch
diese Maßnahmen
gelingt es effektiv, Langkörner
abzusieben, so dass selbst Einzelkörner in sehr geringen Mengen
von z. B. nur 1 Gew.-% aus der Gesamtmenge ausgesiebt werden können. Die Langkörner fallen
am Ende des Siebes 18 aus der Förderrinne 12 und werden
von dem Behältnis 26 aufgesammelt.
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Die
Verwendung einer Folie als die Abdeckung 52 zeigt den Vorteil,
dass eine Selbstjustage erfolgt, da die Folie schwerkraftbedingt
auf den Partikeln aufliegt, so dass eine Anpassung an die Erstreckung
der Partikel senkrecht zur von dem Sieb 18 aufgespannten
Ebene erfolgt. Ungeachtet dessen stellt das Gewicht der Folie sicher,
dass sich die Partikel nicht im zuvor aufgezeigten Sinne aufrichten können.
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Anstelle
einer Folie kann auch eine Platte 44 benutzt werden, wie
dies rein prinzipiell der 6 zu entnehmen
ist. So verläuft
oberhalb des Siebs 18 eine Abdeckung 48, die um
eine Achse 46 schwenkbar ist, die sich quer zur Sieblängsachse
und im Aufgabebereich des Siebs 18 erstreckt. Auch hierdurch ergibt
sich eine selbstjustierende Anpassung an die entlang des Siebs 18 geförderten
Partikel zu bilden.
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Aufgabeseitig
ist die Platte 44 gebogen, um einen Einlauftrichter 48 für die aufzugebenden
Partikel zur Verfügung
zu stellen. Im Bereich des Einlauftrichters 48 befindet
sich eine geschlossene Bodenplatte 19, die in das erste
Sieb 18 übergeht.
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Die
erfindungsgemäße Lehre
ist jedoch auch dann realisierbar, wenn sich eine Platte entlang
des Siebs 18 erstreckt, ohne dass eine Verstellbarkeit
gegeben ist. In diesem Fall muss darauf geachtet werden, dass der
Spalt zwischen Unterseite der Platte und der Sieboberfläche so eingestellt
ist, dass ein Aufrichten der auszusiebenden Langkörner ausgeschlossen
ist. Bevorzugterweise sollte die Spaltbereite kleiner als die doppelte
mittlere maximale radiale Erstreckung der über das Sieb 18 transportierten Körner Partikel
sein, betrachtet senkrecht zu der von dem Sieb 18 aufgespannten
Ebene.
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Nach
einem weiteren Aspekt der Erfindung ist dem Sieb 18 mit
der Abdeckung 42 ein weiteres Sieb 50 kleinerer
Maschenweite vorgeschaltet. Dabei können die Siebe 18 und 50 in
einer Siebvorrichtung vorgesehen sein.
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Das
zweite Sieb 50, das eine Maschenweite vorzugsweise im Bereich
zwischen 0,3 mm und 1 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 0,8 mm aufweist,
dient dazu, Feinstaub und Verunreinigungsstaub abzusieben.
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Entsprechend
der zuvor erläuterten
Lehre werden die entlang des zweiten Siebes 50 geförderten
Partikel durch die Vibration des Siebes 50 gleichfalls
auf Wurfparabeln 52 bewegt und dabei geschüttelt, so
dass durch die Reibung der Teilchen untereinander locker anhaftende
mikrometergroße
Partikel abgelöst
werden. Diese können
dann entweder durch das Sieb 50 nach unten (Pfeil 54)
oder nach oben abgesaugt werden (Pfeil 56). Dabei ist entsprechend
der Prinzipdarstellung der 5 eine Absaugvorrichtung
vorgesehen, die eine Breite aufweist, die das Siebgewebe über seine
gesamte Breite b abdeckt. Ferner sollte die Saugöffnung einen Querschnitt a × b aufweisen,
wobei 5 cm ≤ a ≤ Sieblänge ist.
Je größer a gewählt wird,
desto besser können abgelöste Mikropartikel
entfernt werden und desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit, dass
Granulatpartikel, die der Gutfraktion zuzuordnen sind, mit abgesaugt
werden.
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Um
die Absaugung energetisch günstig
zu gestalten, sind entsprechend der 5 mehrere
Absaugtrichter 58, 60 über dem Sieb 50 angeordnet,
um die Kleinstpartikel abzusaugen.
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Bei
Auslegung der Förderanlage
ist darauf zu achten, dass die Partikel mit möglichst niedriger kinetischer
Energie auf die Wandung auftreffen, um den unerwünschten Materialabtrag zu vermeiden.
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Dabei
sollte die Geschwindigkeit, mit der die Partikel auf die Wandungen
der Vibrationseinrichtung auftreffen, nicht größer als in etwa 1 m/s betragen.
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Die
Schwingungsfrequenz des ersten bzw. zweiten Siebes kann im Bereich
zwischen 10 Hz und 400 Hz, insbesondere zwischen 50 Hz und 60 Hz
liegen. Die Fördergeschwindigkeit
der Partikel entlang des ersten bzw. zweiten Siebes sollte bevorzugterweise
zwischen 1 mm/s bis 100 mm/s betragen.
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Typische
Abmessungen des ersten Siebes 18 bzw. zweiten Siebes 50 sind:
erstes
Sieb 18: Maschenweite 2,0 mm bis 3 mm, vorzugsweise 3,0
mm,
zweites Sieb 50: Maschenweite 0,3 mm bis 1 mm, vorzugsweise
0,5 mm.
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Bezüglich der
Absaugvorrichtung zum Absaugen der Staubpartikel werden bevorzugterweise die
Absaugtrichter 58, 60 über dem Sieb 50 angeordnet.
Dabei sollte die Fläche
eines jeden Trichters 58, 60 betragen 20 mm × 20 mm × 70% (bei
70% sieboffene Fläche).
Die Saugleistung sollte bis 3400 l/min betragen. Absaugfläche und
Saugleistung sollten des Weiteren derart aufeinander abgestimmt
werden, dass die Absauggeschwindigkeit 0,1 bis 3 m/s, vorzugsweise
0,5 m/s beträgt.
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Hinsichtlich
der Partikel und der Gut- bzw. Langkornfraktion sind als typische
Abmessungen anzugeben:
Langkorn: 1,5 ≤ L:B ≤ 30, wobei L in etwa 3 mm bis 10
mm beträgt.
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Gutfraktionpartikel:
1,5 ≤ L:B ≤ 10, wobei
L vorzugsweise im Bereich zwischen 0,5 mm und 3 mm liegt.
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Das
Aspektverhältnis
L:B für
Unterkornpartikel sollte betragen 1,5 ≤ L:B ≤ 10 bei einer Länge L bevorzugterweise
mit L ≤ 0,5
mm.