DE102008029737A1

DE102008029737A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Klassieren von Feststoffen sowie Aufbereitungssystem

Info

Publication number: DE102008029737A1
Application number: DE102008029737A
Authority: DE
Inventors: Friedhelm Meyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Holzapfel Thomas Dr Rer Nat De; Meyer Friedhelm De; Stargalla Angela At
Priority date: 2008-06-23
Filing date: 2008-06-23
Publication date: 2009-12-31
Anticipated expiration: 2028-06-24
Also published as: DE102008029737B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Klassieren von Feststoffen, vorzugsweise unter Nutzung eines gasförmigen Mediums, mit mehreren Trennstufen, welche jeweils Mittel (10, 11) zum Trennen der Feststoffe in mindestens zwei Fraktionen aufweisen, und Mitteln (12, 13) zum Fördern der Feststoffe in Richtung der Trennmittel (109, 11). Es ist vorgesehen, dass die Fördermittel durch mehrere Rotoren (12, 13) gebildet sind, von denen jeweils wenigstens ein Rotor (12; 13) mit den Trennmitteln (10; 11) einer jeweiligen Trennstufe zusammenwirkt. Es ist ferner vorgesehen, dass die Trennmittel (10, 11) um eine Rotationsachse (21) drehbar sind. Auch ist es vorgesehen, dass die Trennmittel (10, 11) eine Förderfunktion bezüglich der Feststoffe ausüben. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Klassifizieren von Feststoffen sowie ein Aufbereitungssystem (Figur 2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Klassieren von Feststoffen, vorzugsweise unter Nutzung eines gasförmigen Mediums, mit mehreren Trennstufen, welche jeweils Mittel zum Trennen der Feststoffe in mindestens zwei Fraktionen aufweisen, und mit Mitteln zum Fördern der Feststoffe in Richtung der Trennmittel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Klassieren von Feststoffen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11 sowie eine Vorrichtung zum Klassieren von Feststoffen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Klassieren von Feststoffen sowie ein Aufbereitungssystem.
Technologischer Hintergrund und Stand der Technik
Als Vorrichtungen zum Klassieren von Feststoffen werden üblicherweise Vorrichtungen bezeichnet, welche ein disperses Feststoffgemisch in Fraktionen trennen. Das Trennen der Feststoffe erfolgt dabei bevorzugt nach der Partikelgröße oder Partikeldichte. Falls die geometrische Partikelgröße das Trennkriterium ist, kommen Siebverfahren zum Einsatz. Falls die Dichte oder andere Äquivalentdurchmesser maßgeblich sind, wendet man Sichten als Klassierverfahren an. Bei sogenannten Windsichtern erfolgt dabei die Trennung in einem Luftstrom, wobei die weniger dichten und schwebefähigen Teilchen mit dem Luftstrom mitgerissen werden.
Eine Vorrichtung zum Klassieren von Feststoffen der hier angesprochenen Art ist beispielsweise als Windsichter aus der DE 36 04 450 C1 bekannt. Die bekannte Vorrichtung weist einen zentral in einem zylindrischen Sichtergehäuse angeordneten Rotor zur Erzeugung einer Rotation der Luft im Sichter auf. Der Rotor hat eine vertikale Drehachse und weist wenigstens zwei axial verlaufende, von seiner Welle radial abstehende Flügel mit nach oben hin abnehmender Radialerstreckung auf. Konzentrisch um den Rotor herum sind mehrere nach oben offene Hohlzylinder angeordnet, wobei die Höhe der Hohlzylinder von dem inneren Hohlzylinder zum äußeren Hohlzylinder hin größer wird. Die Hohlzylinder bilden zusammen mit ihrer umlaufenden Seitenwandung Ringspalte, die konzentrisch um den Rotor herum verlaufen. Durch den Rotor wird die partikelbeladene Luft in rotierende Bewegung gesetzt, wodurch es zu einer Auftrennung der Feststoffe nach Korngrößen kommt. Dabei werden die gröberen Partikel am weitesten nach außen getragen, während die feinen Partikel sich in Rotornähe mit dem rotierenden Luftstrom nach unten bewegen und entsprechend ihrer Korngröße in den jeweiligen Hohlzylindern als Fraktion absetzen. Die Fraktionen lassen sich dann über Bohrungen im Boden des Windsichters oder seitlich angeordneten Auslässen in entsprechenden Auffangbehälter überführen.
Es hat sich herausgestellt, dass die fraktionierten Feststoffe nicht zufriedenstellend in die Auffangbehälter gelangen, sondern sich vielmehr ungewollt im Bodenbereich der Hohlzylinder ansammeln und zu Betriebsstörungen führen.
Aufgabenstellung
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Klassieren von Feststoffen mit den eingangs genannten Merkmalen bereitzustellen, bei dem die getrennten Feststofffraktionen sicher abgeführt werden. Ferner soll ein entsprechendes Verfahren zum Klassieren der von Feststoffen sowie ein entsprechendes Sichtungssystem vorgeschlagen werden.
Erfindung und vorteilhafte Wirkungen
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung zum Klassieren von Feststoffen vorgeschlagen, welche die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist.
Die Vorrichtung zum Klassieren von Feststoffen nutzt bevorzugt ein gasförmiges Medium, wie beispielsweise Luft, zum Klassieren der Feststoffe. Die Vorrichtung weist mehrere Trennstufen mit jeweils Mitteln zum Trennen der Feststoffe in mindestens zwei Fraktionen auf. Die Vorrichtung weist ferner Mittel zum Fördern der Feststoffe in Richtung der Trennmittel auf.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Fördermittel durch mehrere Rotoren gebildet sind, von denen jeweils wenigstens ein Rotor mit den Trennmitteln einer jeweiligen Trennstufe zusammenwirkt. Es hat sich gezeigt, dass durch diese Maßnahme die Geschwindigkeit der zu den Trennmitteln geführten Feststoffe flexibel und individuell eingestellt werden kann. Es lässt sich damit in einfacher Weise die Geschwindigkeit der fraktionierten Partikel in jeder Trennstufe in der Weise vorgeben bzw. einstellen, dass bereits aufgrund dieser Bewegungsenergie die fraktionierten Partikel sicher aus der Klassiervorrichtung herausgetragen werden. Eine Akkumulation der fraktionierten Partikel innerhalb der Klassiervorrichtung und damit eine unerwünschte Koagulation der Partikel kann damit vermieden werden. Insoweit ist durch die erfindungsgemäße Maßnahme eine besonders betriebssichere Klassiervorrichtung mit geringster Fehlerquote bezüglich der in den Fraktionen enthaltenen Partikelgrößen realisiert.
Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass wenigstens einer der Rotoren in Richtung zur Drehachse des Rotors verschiebbar ist. Dadurch ist der wenigstens eine Rotor gezielt bezüglich einer möglichst optimalen Abtrennung der Feststofffraktion einer jeweiligen Trennstufe ausrichtbar. Beispielweise kann der Abstand des Rotors zu den zugehörigen Trennmitteln in der Weise eingestellt werden, dass die Partikel mit möglichst hoher Geschwindigkeit auf die Trennmittel auftreffen.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass wenigstens einer der Rotoren ausrichtbare Schaufeln aufweist. Auch diese Maßnahme zielt darauf ab, die Geschwindigkeit des Feststoff-Medienstromes für die einzelnen Trennstufen gezielt beeinflussen zu können, sodass beispielsweise der Rotor für die erste Trennstufe den Partikel-Medienstrom auf eine ganz andere Geschwindigkeit bringt als der Partikel-Medienstrom der anderen Trennstufen durch die hierzu vorgesehenen anderen Rotoren erfährt.
In die gleiche Richtung zielt die Ausgestaltung der Erfindung, dass die Schaufeln wenigstens eines der Rotoren in einer Richtung quer zur Drehachse des Rotors und in einer anderen Richtung schräg zur Drehachse des Rotors ausgerichtet sind. Eine solche Veränderung des Einstellwinkels der Schaufeln zur Drehachse des Rotors ist eine besonders einfach zu realisierende Maßnahme, da dazu die Schaufeln selbst in ihrer Form nicht verändert werden müssen.
Auch zielt die Ausgestaltung der Erfindung in die gleiche Richtung, dass die Schaufel wenigstens eines der Rotoren in Richtung zur Drehachse des Rotors gesehen, gewölbt ausgebildet ist.
Ergänzend oder alternativ bietet es sich an, dass die Schaufeln wenigstens eines der Rotoren in Richtung zur Drehachse des Rotors gesehen, mit einem Endabschnitt im Wesentlichen parallel zu Drehachse und mit einem anderen Endabschnitt schräg zur Drehachse stehen. Dadurch erfährt der von dem Rotor beaufschlagte Partikel-Medienstrom eine Bewegungskomponente in axialer Richtung sowie eine Bewegungskomponente in radialer Richtung, sodass eine zirkulierende Strömung erzeugt ist.
Nach einer alternativen oder ergänzenden Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Schaufeln wenigstens eines der Rotoren in Richtung zur Drehachse des Rotors gesehen im Wesentlichen gerade ausgebildet sind. Dadurch wird der Partikel-Medienstrom hauptsächlich in radialer Richtung, beispielsweise gegen ein Gehäuse der Klassiervorrichtung, umgelenkt.
Weiterhin bietet es sich an, dass mit abnehmender Partikelgröße der Fraktionen die Schaufelfläche der Rotoren größer wird. Hierdurch ist sichergestellt, dass auch die Feststoffe mit geringer Partikelgröße durch den Rotor eine so große Strömungsgeschwindigkeit erreichen, dass sie in der vorgesehenen Trennstufe aus dem Feststoff-Medienstrom sicher abgetrennt werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Rotoren auf einer gemeinsamen Drehachse liegen. Dadurch ist eine besonders kompakte Klassiervorrichtung realisierbar.
Dabei bietet es sich an, dass die Rotoren gemeinsam antreibbar sind. Auch hierdurch ist eine kompakte Klassiervorrichtung realisierbar. Bevorzugt lassen sich dabei die Rotoren durch einen gemeinsamen Motor antreiben und damit Kosten für etwaige weitere Motoren vermeiden.
Alternativ ist es möglich, dass die Rotoren getrennt voneinander antreibbar sind, diese Maßnahme bietet ein hohes Maß an Flexibilität hinsichtlich der Steuerung jedes einzelnen Rotors.
Zur Lösung der Aufgabe ist ferner eine Vorrichtung vorgesehen, welche die Merkmale des Anspruchs 11 aufweist. Die Vorrichtung zeichnet sich u. a. dadurch aus, dass die Trennmittel um eine Rotationsachse drehbar sind.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass durch diese Maßnahme die in den jeweiligen Trennstufen fraktionierten Feststoffe soweit in Bewegung gehalten werden können, dass ein Ansammeln und ggf. ein Koagulieren der Feststoffe in den Trennstufen vermieden ist.
Es bietet sich an, dass wenigstens eines der Trennmittel in Richtung zur Rotationsachse verschiebbar ist. Dadurch ist das Trennmittel gegenüber dem zugehörigen Rotor gezielt einstellbar, beispielsweise um eine möglichst hohe Trennschärfe in den Trennstufen zu erzielen und/oder die Geschwindigkeit des Feststoff-Medienstromes so einzustellen, dass die abgetrennten Feststoffe sicher aus der Klassiervorrichtung ausgetragen werden.
Besonders einfach lässt sich das rotierende Trennmittel realisieren, wenn die Trennmittel der Trennstufe um eine gemeinsame Rotationsachse drehbar sind. Hierdurch kann die Klassiervorrichtung kompakt gebaut werden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Rotationsachse mit der Drehachse des wenigstens einen Rotors zusammenfällt. Dadurch kann eine besonders kompakte Klassiervorrichtung realisiert werden, da Trennmittel und Rotoren auf einer gemeinsamen Drehachse liegen.
Es bietet sich an, dass Trennmittel und Rotor miteinander drehfest verbunden sind. Diese Maßnahme ist technisch einfach realisierbar, da beispielsweise separate Lagerungen für Rotor und Trennmittel nicht notwendig sind.
Bevorzugt sind die Trennmittel am Rotor angeformt. Dadurch lassen sich Rotoren und Trennmittel besonders einfach montieren, da für jede Trennstufe beispielsweise lediglich ein einziges Bauteil montiert werden muss, welches die Funktion des Rotors sowie auch die Funktion des Trennmittels ausübt.
Zur Lösung der Aufgabe wird weiterhin die Klassiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 vorgeschlagen. Die Vorrichtung zeichnet sich u. a. dadurch aus, dass die Trennmittel eine Förderfunktion bezüglich der Feststoffe ausüben.
Durch diese Maßnahme kommt den Trennmitteln eine Doppelfunktion zu. Die Trennmittel dienen zum einen zum Trennen der Feststoffe in mindestens zwei Fraktionen. Zum anderen sind die Trennmittel in der Weise ausgebildet, dass die Trennmittel geschwindigkeitserhöhend auf den Feststoff-Medienstrom, insbesondere auf den Medienstrom mit den jeweils fraktionierten Feststoffen, wirken.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Trennmittel der jeweiligen Trennstufe wenigstens ein Trennelement mit einem Abschnitt aufweisen, welcher tangential bezüglich des Drehkreises des Trennelements ausgerichtet ist. Durch den tangential an dem Drehkreis liegenden Abschnitt ist aufgrund der Rotationsbewegung des Abschnitts über den gesamten Drehkreis eine Abtrennung der zu fraktionierenden Feststoffe aus dem herangeführten Feststoff-Medienstrom möglich, ohne dass dazu selbst das Trennelement über den gesamten Umfang des Drehkreises körperlich ausgebildet werden muss. Hierdurch ergibt sich eine Materialeinsparung, sodass die Klassiervorrichtung gewichtsmäßig leicht realisiert werden kann.
Um eine besonders gute Trennwirkung mittels den als Rotationsmittel ausgebildeten Trennmitteln zu erzielen, sind bevorzugt mehrere Trennelemente vorgesehen.
Von Vorteil ist es, dass die Trennmittel der jeweiligen Trennstufe wenigstens ein Trennelement, vorzugsweise mehrere Trennelemente, mit einem Abschnitt aufweisen, welcher aus dem Drehkreis des Trennelementes nach außen herausragt. Dadurch wird der Medienstrom mit den gerade getrennten Feststoffen nach außen gelenkt, sodass aufgrund der mitgegebenen Bewegungsenergie diese Feststoffe leicht abgeführt werden können.
Es bietet sich an, dass die Trennmittel einer Trennstufe wenigstens ein Trennelement, vorzugsweise mehrere Trennelemente, mit einem Abschnitt aufweisen, welcher aus dem Drehkreis des Trennelementes nach innen ragt. Es hat sich gezeigt, dass durch diese Maßnahme der Reststrom, also der Medienstrom mit den in der Trennstufe nicht abgetrennten Feststoffen, besonders effektiv zum Drehzentrum zurückgeleitet werden kann, um von dort zum Rotor der nächsten Trennstufe zu gelangen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Trennmittel wenigstens ein Trennelement mit einem tangential bezüglich des Drehkreises des Trennelementes ausgerichteten Abschnitt, einem aus dem Drehkreis des Trennelementes nach außen herausragenden Abschnitts und ggf. einem aus dem Drehkreis des Trennelementes nach innen ragenden Abschnitt aufweisen. Dadurch kann auf gleichartige Trennelemente zurückgegriffen werden, sodass eine aufwendige Herstellung unterschiedlicher Gestaltungsformen der Trennelemente vermieden ist.
Es bietet sich an, dass der tangential bezüglich des Drehkreises des Trennelementes ausgerichtete Abschnitt dem wenigstens einen anderen Abschnitt in Drehrichtung vorauseilt. Hierdurch ist sichergestellt, dass zuerst die Trennung der zu fraktionierenden Feststoffe aus dem Feststoff-Mediengemisch erfolgt und dann das verbleibende Feststoff-Mediengemisch in Richtung des Drehzentrums zurückgeführt wird und die fraktionierten Feststoffe nach außen gelenkt werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Drehachse des wenigstens einen Rotors vertikal angeordnet ist. Dadurch kann die Vorrichtung besonders effektiv und störungsfrei betrieben werden. Bevorzugt sollten dabei die Trennstufen in Richtung der Drehachse hintereinanderliegend angeordnet sein, um die Klassiervorrichtung besonders kompakt bauen zu können.
Es bietet sich an, dass die Vorrichtung wenigstens einen Einlass zum Zuführen der Feststoffe und des gasförmigen Mediums und mehrere Auslässe zum Abführen der Fraktionen hat. Ferner bietet es sich an, dass der Einlass für eine Zufuhr von oben in die Vorrichtung ausgebildet ist und vorzugsweise die Auslässe seitlich angeordnet sind.
Zur Lösung der Aufgabe wird weiterhin ein Verfahren zum Klassieren von Feststoffen mit den Merkmalen des Anspruchs 23 vorgeschlagen.
Das Verfahren nutzt zum Klassieren der Feststoffe vorzugsweise ein gasförmiges Medium. Die Feststoffe werden mittels mehreren Trennmitteln in mindestens zwei Fraktionen getrennt, wobei die Trennmittel beim Klassieren um eine Rotationsachse gedreht werden.
Das erfindungsgemäße Klassierverfahren nutzt also zum Trennen der Feststoffe eine Rotationsbewegung der Trennmittel. Es hat sich gezeigt, dass hierdurch eine besonders wirkungsvolle Fraktionierung der Feststoffe erreicht ist und darüber hinaus auch die fraktionierten Feststoffe eine so große Bewegungsenergie aufweisen, dass alleine durch die Rotationsbewegung der Trennmittel ein Abführen der fraktionierten Feststoffe aus der Klassiervorrichtung realisiert werden kann, ohne dass es dabei zu Akkumulationen unter Bildung von Koagulationen in der Vorrichtung kommt.
Nach einer Weiterbildung des Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Feststoffe mittels wenigstens eines Motors in Richtung der Trennmittel gefördert werden. Hierdurch ist eine weitere Verbesserung der Trennwirkung erzielt, wobei sich die von dem Rotor erzeugte Geschwindigkeitserhöhung des Feststoff-Medienstroms auch geschwindigkeitserhöhend auf die abzuführenden Feststofffraktionen auswirkt.
Bevorzugt findet die Klassiervorrichtung in einem Aufbereitungsystem Anwendung. Das Aufbereitungssystem weist bevorzugt zusätzlich einen Sammelbehälter für die zu klassierenden Feststoffe, eine Gebläseeinrichtung zum Erzeugen eines gasförmigen Medienstroms, eine Einrichtung zum Mischen des Medienstroms mit den zu klassierenden Feststoffen, mehrere Abscheideeinrichtungen zum Entkoppeln der Fraktion aus dem Medienstrom und mehrere Sammelbehälter zum Aufnehmen der Fraktionen auf.
Ausführungsbeispiel
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
1 eine mögliche Ausführungsform einer Vorrichtung zum Klassieren von Feststoffen als Teil eines Aufbereitungsssystemes in perspektivischer Darstellung,
2 die Klassiervorrichtung gemäß 1 als Schnittdarstellung entlang ihrer Drehachse,
3 eine Trennstufe der Klassiervorrichtung gemäß 1, dargestellt als Querschnitt durch die Klassiervorrichtung,
4 eine weitere Trennstufe der Klassiervorrichtung gemäß 1, dargestellt als Querschnitt durch die Klassiervorrichtung,
5 eine dritte Trennstufe der Klassiervorrichtung gemäß 1, dargestellt als Querschnitt durch die Klassiervorrichtung und
6 den Stofffluss durch die Klassiervorrichtung gemäß 1, dargestellt anhand der Schnittdarstellung gemäß 2.
1 zeigt – in schematischer Darstellung – ein mögliches Ausführungsbeispiel eines Aufbereitungsystems 100 mit einer Vorrichtung 1 zum Klassieren von Feststoffen. Das Aufbereitungsystem 100 weist eingangsseitig der Klassiervorrichtung 1 vorgeschaltet einen Sammelbehälter 2 für die zu klassierenden Feststoffe und eine Gebläseeinrichtung 3 zum Erzeugen eines gasförmigen Medienstromes, vorzugsweise Luftstromes, auf. Die Gebläseeinrichtung 3 versorgt die Klassiervorrichtung 1, beispielsweise über eine Versorgungsleitung 7 mit Medienstrom. Bevorzugt ist eine Mischeinrichtung 4 vorgesehen, mittels welcher beispielsweise über eine Versorgungsleitung 8 die zu klassierenden Feststoffe dem Medienstrom zugeführt und mit diesem vermischt werden.
Das Aufbereitungssystem 100 weist der Klassiervorrichtung 1 nachgeschaltet mehrere Abscheideeinrichtungen 5, beispielsweise in Art von Fliehkraftabscheidern bzw. Zyklonen auf, in denen die jeweils fraktionierten Feststoffe aus dem Medienstrom ausgekoppelt und in Sammelbehälter für die Fraktionen aufgenommen werden. Aus den Abscheideeinrichtungen 5 wird der im Wesentlichen feststofffreie Medienstrom über Rückführleitungen 9 der Gebläseeinrichtung 3 wieder zugeführt.
Das Aufbereitungssystem 100 ist besonders geeignet für die Fraktionierung von Partikeln zwischen 0 μm und etwa 500 μm, wobei eine Anzahl von zwei Fraktionen bis zu einer Anzahl von mindestens sechs Fraktionen klassiert werden können. Das Aufbereitungssystem 100 ist zur Fraktionierung von Feststoffen beliebiger Art, wie beispielsweise Kohlenstäube, Aschen, Calcit, Toner, mineralische Füllstoffe, Hüttensand und Klinkervormehl geeignet.
Eine mögliche Ausführungsform der Vorrichtung 1 zum Klassieren der Feststoffe ist – in schematischer Darstellung – in 2 gezeigt. Die Klassiervorrichtung weist ein im Wesentlichen zylinderförmiges geschlossenes Gehäuse auf, das sich aus einer umlaufenden Seitenwandung 32, einem Gehäuseboden 33 und einem Gehäusedeckel 34 zusammensetzt und einen Innenraum 35 umschließt. Im Innenraum 35 der Klassiervorrichtung 1 sind mehrere Trennstufen vorgesehen, welche jeweils Mittel 10, 11 zum Trennen der Feststoffe in mindestens zwei Fraktionen aufweisen. Im Innenraum 35 der Klassiervorrichtung 1 sind ebenfalls Mittel 12, 13 zum Fördern der Feststoffe in Richtung der Trennmittel 10, 11 vorgesehen.
Bei der Klassiervorrichtung 1 gemäß 2 sind die Fördermittel durch mehrere Rotoren 12, 13 gebildet, von denen jeweils wenigstens ein Rotor 12 bzw. 13 mit den Trennmitteln 10 bzw. 11 einer jeweiligen Trennstufe zusammenwirkt. Die Rotoren 12, 13 liegen dabei auf einer gemeinsamen vertikalen Drehachse. Bevorzugt sind die Rotoren 12, 13 mit einer gemeinsamen Antriebswelle 36 drehfest verbunden. Bevorzugt ist die Antriebswelle 36 koaxial zu den Rotoren 12, 13 angeordnet. Die Antriebswelle 36 ist an ihrem oberen und unteren Ende vorzugsweise im Boden 33 gelagert und mittels eines (hier nicht dargestellten) Motors angetrieben.
Bei der Klassiervorrichtung 1 nach 2 sind die Trennmittel 10, 11 als Rotationsmittel ausgebildet, welche um eine Rotationsachse 21 drehbar sind. Bevorzugt entspricht die Rotationsachse 21 der Trennmittel 10, 11 der Drehachse 15 der Rotoren 12, 13. Die Trennmittel 11, 12 sind koaxial zur Antriebswelle 36 angeordnet und drehfest mit dieser verbunden. Die Rotoren 12, 13 und die Trennmittel 10, 11 sind in axialer Richtung hintereinander liegend auf der Antriebswelle 36 angeordnet, wobei sich Rotor 12 bzw. 13 und Trennmittel 10 bzw. 11 abwechseln, vorzugsweise in Strömungsrichtung beginnend mit dem Rotor 12.
Die Trennmittel 10, 11 der jeweiligen Trennstufe weisen mehrere Trennelemente 22 bzw. 23 auf, welche mittels, vorzugsweise stegartigem, Verbindungsteilen 34, beispielsweise an einer Narbe 37 des Trennmittels 10 bzw. 11 befestigt sind, welche wiederum drehfest mit der Antriebswelle 36 verbunden ist.
Wie insbesondere aus den 3 und 4 ersichtlich ist, sind die Trennelemente 22 bzw. 23 in gleichem radialen Abstand zur Rotationsachse 21 angeordnet und erzeugen bei Rotation einen gemeinsamen Drehkreis 27 bzw. 28.
Nach einer alternativen Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass die Trennelemente unterschiedliche radiale Abstände haben.
Wie insbesondere aus den 3 und 4 auch ersichtlich ist, weist die Klassiervorrichtung 1 zwei unterschiedliche Ausgestaltungen der Trennelemente 22, 23 auf. Die Trennelemente 23 der Trennmittel 11 (4) weisen einen tangential bezüglich des Drehkreises 28 des Trennelementes 23 ausgerichteten Abschnitt 24' und einem aus dem Drehkreis 28 des Trennelementes 23 nach außen ragenden Abschnitt 25' auf. Bevorzugt eilt der tangential bezüglich des Drehkreises 28 des Trennelementes 23 ausgerichtete Abschnitt 24' bei Rotation der Trennmittel 11 dem anderen Abschnitt 25' in Drehrichtung 29 voraus.
Die Trennelemente 22 der Trennmittel 10 (3) sind im Wesentlichen Y-förmig ausgebildet, bevorzugt mit einem tangential bezüglich des Drehkreises 27 des Trennelementes 10 ausgerichteten Abschnitt 24, einem aus dem Drehkreis 27 des Trennelementes 22 nach außen ragenden Abschnitt 25 und einem aus dem Drehkreis 27 des Trennelementes 22 nach innen ragenden Abschnitt 26. Die Trennelemente 22 sind in der Weise angeordnet, dass bei Rotation der Trennmittel 22 der tangential bezüglich des Drehkreises 27 der Trennmittel 11 ausgerichtete Abschnitt 24 den anderen Abschnitten 25, 26 in Drehrichtung vorauseilt.
Die Klassiervorrichtung 1 weist oben, bevorzugt im Deckel 34, einen Einlass 30 zum Zuführen der Feststoffe und des gasförmigen Mediums auf. Ferner sind bevorzugt an der Seitenwandung 32 mehrere Auslässe 31 zum Abführen der fraktionierten Feststoffe vorgesehen.
Nach einer hier nicht dargestellten Ausführungsform kann der Rotor 12 gehäusefest ausgebildet sein, so dass der Rotor 12 lediglich als Leitmittel dient.
Bevorzugt ist im Bereich des Einlasses 30 der Rotor 12 vorgesehen. Der Rotor 12 weist Schaufeln 20 auf, welche in Richtung zur Drehachse 15 gesehen, im Wesentlichen gerade ausgebildet sind, wie insbesondere aus 5 ersichtlich ist.
Der Rotor 12 wirkt zusammen mit dem Trennmittel 10 und seinen Trennelementen 22. Zwischen dem Trennmittel 10 und dem Rotor 12 ist koaxial zur Drehachse 15 ein Führungsteil 18, wie beispielsweise ein Kegelstumpf und ggf. ein Streuteil 19, beispielsweise in Art eines kreisförmigen Plattenteils angeordnet.
Nach einer alternativen Ausführungsform kann anstelle des Rotors 12 das Streuteil 19 vorgesehen sein.
Bevorzugt ist das Führungsteil 18 in der Weise angeordnet, dass das erweiterte Ende des Führungsteils 18 dem Trennmittel 10 und das verjüngte Ende des Führungsteils 18' dem Rotor 12 zugewandt sind. Bevorzugt ist das Streuteil 19 zwischen dem Trennmittel 10 und dem Führungsteil 18 angeordnet und erstreckt sich in radialer Richtung bevorzugt über das erweiterte Ende des Führungsteils 18.
Das Führungsteil 18 ist gehäusefest. Dagegen ist das Streuteil 19 bevorzugt drehfest mit der Antriebswelle 36 verbunden.
Im Bereich des Einlasses 30 ist ein weiteres Führungsteil 39, beispielsweise in Art eines Kegels vorgesehen, dessen Spitze nach außen, dem Feststoff-Medienstrom entgegengerichtet angeordnet ist. Das weitere Führungsteil 39 ist koaxial zur Drehachse 15 angeordnet. Das weitere Führungsteil 39 kann beispielsweise fest mit dem Deckel 34 der Klassiervorrichtung 1 verbunden sein und zur oberen Lagerung der Antriebswelle 36 dienen.
Die sich in axialer Richtung nach unten an den Rotor 12 und das Trennmittel 10 anschließenden Trennstufen mit ihren Rotoren 13 und den Trennmitteln 11 unterscheiden sich unter anderem in der Ausgestaltung der Rotoren 13 gegenüber dem Rotor 12. Die Rotoren 13 weisen Schaufeln 14 auf, deren einer Endabschnitt 16 im Wesentlichen parallel zur Drehachse und deren anderer Endabschnitt 17 schräg zur Drehachse 15 stehen. Die Schaufelflächen der Rotoren 13 sind in der Weise ausgestaltet, dass mit abnehmender Partikelgröße der Fraktionen die Schaufelfläche der Rotoren 13 der jeweiligen Trennstufe größer wird. Natürlich können die Rotoren 13 auch in der Weise ausgestaltet sein, dass mit abnehmbarer Partikelgröße der Fraktionen die Schaufelfläche der Rotoren 13 der jeweiligen Trennstufe kleiner wird oder gleich ist.
Bevorzugt sind Leitelemente 40 vorgesehen, welche beispielsweise zwischen den Trennmitteln 10 bzw. 11 einer jeweiligen Trennstufe angeordnet sind und ein Rückströmen der Feststoffe in Richtung zum Einlass 30 aufgrund der Rotationsbewegung der Rotoren 13 verhindern sollen. Bevorzugt sind die Leitelemente 40 tellerförmig ausgebildet und koaxial zur Drehachse 15 angeordnet. Auch kann ein zusätzliches Leitelement 41 vorgesehen sein, welches im Bereich des Deckels 34 angeordnet ist, um eine etwaige Wirbelbindung in den oberen Eckbereichen am Deckel 34 zu vermeiden.
Es ergibt sich folgende Funktionsweise für die Klassiervorrichtung 1:
Wie aus 6 ersichtlich ist, wird ein Medienstrom mit zu fraktionierenden Feststoffen gemäß den Pfeilen 42 über den Einlass 30 der Klassiervorrichtung 1 zugeführt. Dabei passiert der Feststoff-Medienstrom das Führungsteil 39 und wird von diesem radial nach außen gelenkt. Der Feststoff-Medienstrom durchströmt den Rotor 12 der ersten Trennstufe, wird zum Erzeugen einer zirkulierenden Strömung gemäß Pfeilen 43 entlang des Führungsteiles 18 zum Streuteil 19 geführt, und gelangt dann zum Trennmittel 10 der ersten Trennstufe, wobei durch das Streuteil 19 die Feststoffe des Feststoff-Gasstromes radial nach außen zu den Trennelementen 22 geschleudert werden. Dabei werden die gröberen Partikel am weitesten nach außen getragen und mittels des Trennabschnittes 24 der Trennelemente 22 aus dem Feststoff-Medienstrom herausgetrennt. Die in dieser Trennstufe fraktionierten Feststoffe werden mittels des aus dem Drehkreis 27 nach außen stehenden Abschnittes 25 gegen die Seitenwandung 32 geleitet, in welcher sich wenigstens einer der Auslässe 31 für die Trennstufe befindet, und gemäß Pfeil 44 aus der Klassiervorrichtung 1 ausgetragen bzw. heraus geschleudert.
Der verbleibende Medienstrom mit den restlichen noch nicht fraktionierten Feststoffen wird anschließend nach unten zur nächsten Trennstufe geleitet und erreicht den Rotor 13 dieser Trennstufe. Mittels des Rotors 13 der Trennstufe wird der Feststoff-Medienstrom gemäß Pfeil 45 nach außen zu den Trennelemente 34 der Trennmittel 11 getragen. Die noch in dem Feststoff-Medienstrom enthaltenen gröberen Partikel werden durch den Rotor 13 so weit nach außen getragen, dass es durch die Trennelemente 23 der Trennstufe zu einer Abtrennung der weiteren Feststofffraktion mittels des Trennabschnittes 24' des Trennelementes 23 kommt. Mittels der aus dem Drehkreis 29 nach außen ragenden Abschnitte 25' werden die abgetrennten Feststoffe gemäß Pfeil 46 in Richtung zur Seitenwandung 32 gelenkt, von wo sie durch wenigstens einen der Auslässe 31 der Trennstufe nach außen aus der Klassiervorrichtung 1 ausgetragen werden.
Der verbleibende Reststrom mit den noch nicht fraktionierten Feststoffen zirkuliert dann zu den nächsten Trennstufen, durch welche nacheinander die jeweils noch in dem Feststoff-Medienstrom enthaltenen Feststoffe abgetrennt werden, wobei die feinsten Partikel in der letzten Trennstufe gewonnen werden.

1: Vorrichtung zum Klassieren von Feststoffen bzw. Klassiervorrichtung
2: Sammelbehälter für Feststoffe
3: Gebläseeinrichtung
4: Mischeinrichtung
5: Abschalteeinrichtung
6: Sammelbehälter für fraktionierte Feststoffe
7: Versorgungsleitung
8: Versorgungsleitung
9: Rückführleitung
10: Trennmittel
11: Trennmittel
12: Fördermittel, Rotor
13: Fördermittel, Rotor
14: Schaufeln
15: Drehachse
16: Endabschnitt
17: Endabschnitt
18: Führungsteil
19: Streuteil
20: Schaufeln
21: Rotationsachse
22: Trennelement
23: Trennelement
24, 24': Abschnitt
25, 25': Abschnitt
26: Abschnitt
27: Drehkreis
28: Drehkreis
29: Drehrichtung
30: Einlass
31: Auslässe
32: Seitenwandung
33: Boden
34: Decke
35: Innenraum
36: Antriebswelle
37: Nabe
38: Verbindungsteil
39: Führungsteil
40: Leitelement
41: Leitelement
42: Pfeil
43: Pfeil
44: Pfeil
45: Pfeil
46: Pfeil
100: Aufbereitungssystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3604450 C1 [0003]

Claims

Vorrichtung (1) zum Klassieren von Feststoffen, vorzugsweise unter Nutzung eines gasförmigen Mediums, mit mehreren Trennstufen, welche jeweils Mittel (10, 11) zum Trennen der Feststoffe in mindestens zwei Fraktionen aufweisen, und mit Mitteln (12, 13) zum Fördern der Feststoffe in Richtung der Trennmittel (10, 11), dadurch gekennzeichnet, dass die Fördermittel durch mehrere Rotoren (12, 13) gebildet sind, von denen jeweils wenigstens ein Rotor (12; 13) mit den Trennmitteln (10; 11) einer jeweiligen Trennstufe zusammenwirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Rotoren (12, 13) in Richtung zur Drehachse (15) des Rotors (12, 13) verschiebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Rotoren (12, 13) ausrichtbare Schaufeln aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln wenigstens eines der Rotoren in einer Richtung quer zur Drehachse des Rotors und in einer anderen Richtung schräg zur Drehachse des Rotors ausgerichtet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (14) wenigstens eines der Rotoren (12, 13) in Richtung zur Drehachse (15) des Rotors (13) gesehen, gewölbt ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (14) wenigstens eines der Rotoren (12, 13) in Richtung zur Drehachse (15) des Rotors (13) gesehen, mit einen Endabschnitt (16) im Wesentlichen parallel zur Drehachse (15) und mit einem anderen Endabschnitt (17) schräg zur Drehachse (15) stehen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (20) wenigstens eines der Rotoren (12, 13) in Richtung zur Drehachse (15) des Rotors (12) gesehen, im Wesentlichen gerade ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit abnehmender Partikelgröße der Fraktionen die Schaufelfläche der Rotoren (12, 13) größer wird.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren (12, 13) auf einer gemeinsamen Drehachse (15) liegen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren (12, 13) gemeinsam antreibbar sind, vorzugsweise von einem gemeinsamen Motor antreibbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren getrennt voneinander antreibbar sind.
Vorrichtung (1) zum Klassieren von Feststoffen, vorzugsweise unter Nutzung eines gasförmigen Mediums, mit mehreren Trennstufen, welche jeweils Mittel (10, 11) zum Trennen der Feststoffe in mindestens zwei Fraktionen aufweisen, und mit wenigstens einem Rotor (12, 13) zum Fördern der Feststoffe in Richtung der Trennmittel (10, 11), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennmittel (10, 11) um eine Rotationsachse (21) drehbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Trennmittel (10, 11) in Richtung zur Rotationsachse (21) verschiebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennmittel (10, 11) der Trennstufen um eine gemeinsame Rotationsachse (21) drehbar sind und vorzugsweise die Rotationsachse (21) mit der Drehachse (15) des wenigstens einen Rotors (12, 13) zusammenfällt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Trennmittel (10, 11) und Rotor (12, 13) miteinander drehfest verbunden sind, insbesondere die Trennmittel am Rotor angeformt sind.
Vorrichtung (1) zum Klassieren von Feststoffen, vorzugsweise unter Nutzung eines gasförmigen Mediums, mit mehreren Trennstufen, welche jeweils Mittel (10, 11) zum Trennen der Feststoffe in mindestens zwei Fraktionen aufweisen, und mit wenigstens einem Rotor (12, 13) zum Fördern der Feststoffe in Richtung der Trennmittel (10, 11), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennmittel (10, 11) eine Förderfunktion bezüglich der Feststoffe ausüben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennmittel (10, 11) einer Trennstufe wenigstens ein Trennelement (22, 23), vorzugsweise mehrere Trennelemente, mit einem Abschnitt (24, 24') aufweisen, welcher tangential bezüglich des Drehkreises (27, 28) des Trennelementes (22, 23) ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennmittel (10, 11) einer Trennstufe wenigstens ein Trennelement, vorzugsweise mehrere Trennelemente (22, 23), mit einem Abschnitt (25, 25') aufweisen, welcher aus dem Drehkreis (27, 28) des Trennelementes (22, 23) nach außen herausragt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennmittel (10) einer Trennstufe wenigstens ein Trennelement (22), vorzugsweise mehrere Trennelemente (22), mit einem Abschnitt (26) aufweisen, welcher aus dem Drehkreis (27) des Trennelementes (22) nach innen ragt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennmittel (10) wenigstens ein Trennelement (22), vorzugsweise mehrere Trennelemente (22), mit einem tangential bezüglich des Drehkreises (27) des Trennelementes (22) ausgerichteten Abschnitt (24), einem aus dem Drehkreis (27) des Trennelementes (22) nach außen ragenden Abschnitt (25) und ggf. einem aus dem Drehkreis (27) des Trennelementes (22) nach innen ragenden Abschnitt (26) aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der tangential bezüglich des Drehkreises (27; 28) des Trennelementes (22; 23) ausgerichtete Abschnitt (24; 24') dem wenigstens einen anderen Abschnitt (25, 26; 25') in Drehrichtung (29) vorauseilt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (15) des wenigstens einen Rotors (12, 13) vertikal angeordnet ist, vorzugsweise die Trennstufen in Richtung der Drehachse (15) hintereinander liegend angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) wenigstens einen Einlass (30) zum Zuführen der Feststoffe und des gasförmigen Mediums und mehrere Auslässe (31) zum Abführen der Fraktionen aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (30) für eine Zufuhr von oben in die Vorrichtung (1) ausgebildet ist und vorzugsweise die Auslässe (31) seitlich angeordnet sind.
Verfahren zum Klassieren von Feststoffen, vorzugsweise unter Nutzung eines gasförmigen Mediums, bei dem die Feststoffe mittels mehreren Trennmitteln (10, 11) in mindestens zwei Fraktionen getrennt werden, wobei die Trennmittel (10, 11) beim Klassieren um eine Rotationsachse (21) gedreht werden.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoffe mittels wenigstens einem Rotor (12, 13) in Richtung der Trennmittel (10, 11) gefördert werden.
Aufbereitungssystem (100) mit einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 24, einem Sammelbehälter (2) für die zu klassierenden Feststoffe, einer Gebläseeinrichtung (3) zum Erzeugen eines gasförmigen Medienstromes, einer Einrichtung (4) zum Mischen des Medienstromes mit den zu klassierenden Feststoffen, mehreren Abscheideeinrichtungen (5) zum Entkoppeln der Fraktion aus dem Medienstrom und mehreren Sammelbehältern (6) zum Aufnehmen der Fraktionen.